Электронная библиотека
Меню
Размещение литературы
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Реклама на сайте
Цели библиотеки
Контактные данные
Я ищу:

Библиотечный каталог авторефератов Украины


По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@lib.ua-ru.net
Тема автореферата диссертации: Взаємодія іонів двовалентних металів з неканонічними структурами нуклеїнових кислот 2003 года.
Источник: Автореф. дис... канд. фіз.-мат. наук: 03.00.02 / М.В. Дегтяр; Харк. нац. ун-т ім. В.Н.Каразіна. — Х., 2003. — 19 с.: рис. — укp.
Аннотация: Виміряно диференційні УФ-спектри металокомплексів, що дозволило визначити вплив іонів на конформацію полінуклеотидів, а також встановити міста зв'язування іонів. Запропоновано структуру комплексу, що утворюється, та механізм викликаного іонами руйнування спіралі. Зазначено, що у широкому діапазоні концентрацій іонів одержано діаграми конформаційних рівноваг. Наведено розрахунки констант зв'язування іонів з одно- та багатоланцюговими спіралями. Встановлено, що одержані значення констант зв'язування дозволили у межах теорії лігандів пояснити деякі особливості фазових діаграм. Зареєстровано утворення компактних часток у присутності високої концентрації іонів металів та визначено їх розміри.

Текст работы:


АННОТАЦИЯ

       Дегтяр М.В. Взаимодействие ионов двухвалентных металлов с неканоническими структурами нуклеиновых кислот Рукопись.

       Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 03.00.02 биофизика. Харьковский национальный университет им. В.Н. Каразина, Харьков, 2002.

       Проведено экспериментальное исследование комплексов ионов щелочно-земельных (Ca2+, Mg2+) и переходных (Cu2+, Ni2+, Mn2+) металлов с одно- и мультицепочечными гомополинуклеотидами (polyA, polyU, polyI, A×U, A×2U, 4×polyI) в водных растворах. Измерены дифференциальные УФ-спектры металлокомплексов, что позволило определить влияние ионов на конформацию полинуклеотидов, а также установить места связывания ионов, предложить структуру образующегося комплекса и механизм вызванного ионами разрушения спирали. В широком диапазоне концентраций ионов получены диаграммы конформационных равновесий. Выполнены расчеты констант связывания ионов  с одно- и  мультицепочечными спиралями. Полученные значения констант связывания позволили в рамках теории лигандов объяснить некоторые особенности фазовых диаграмм. Зарегистрировано образование компактных частиц в присутствии высокой концентрации ионов металлов и определены размеры этих частиц.

Ключевые слова: иони переходних металлов,  полинуклеотиды, дифференциальная УФ спектроскопия, термическая денатурация.


SUMMARY

       Degtyar M.V.  Divalent metal ions interaction with  noncanonical nucleic acid structures. Manuscript.

       Thesis for Candidates degree of Physical and Mathematical Sciences in Biophysics - Specialty  03.00.02 V.N. Karazin Kharkov National  University, Kharkov, 2002.

Interest in nucleic acid metallocomplexes is caused by the great role which metal ions play in the support of native polynucleotides  functioning.  All biochemical reactions running with nucleic acids participation  require metal ions as coenzymes. The rate and results of reactions depend on the nature and concentration of an ion. In is impossible to understand of metal ions participation in normal functioning of the cell genetic apparatus without studies of metal ions interactions with native and synthetic  polynucleotides  as well as with noncanonical  nucleic acid structures.   At the present time a possibility of using triplexes  and quadruplexes  to treat viral, genetic  and carcinogenic diseases is intensively   investigated. However under physiological conditions multi stranded helices are usually less stable then corresponding duplexes.  Therefore, it is of great interest to study triplexes and quarduplexes stability in the presence of metal ions.

       In the present work an experimental study of alcohol earth (Ca2+, Mg2+) and transition (Cu2+, Ni2+, Mn2+) metal ions complexes with single- (polyA, polyU, polyI), double- (polyA×polyU), three (polyA×2polyU) and four- (4×polyI) stranded homopolynucleotides  in aqueous solutions has been performed. Differential UV spectra of metallocomplexes were measured, that  gave a possibility to reveal influences of ions on polynucleotides conformations, to establish ions binding sites, to suggest the structure of  the complexes formed. Homopolynucleotides conformational transitions induced by heating  were observed by the method of thermal denaturation.

It has been shown that Mg2+ and Ni2+ ions interact with phosphate groups of polyA×polyU and polyA×2polyU, ions binding causes  the ordering of these polynucleotides.  Cu2+, Ni2+, Mn2+ bind to bases of four stranded polyI that results in the destruction of its helical structure. By the ability to destroy the 4×polyI  ordered structure these ions follow the sequence  Cu2+ > Ni2+ > Mn2+.   The dependence of   the 4×polyI disordering degree on the Cu2+ content was obtained. Mg2+ and Ca2+ ions do not interact with 4ЧpolyI bases  and do not change its conformation.

The formation of  particles of single stranded  polyA and polyI in the presence of  high divalent metal ions concentrations is registered.   Effective radia of these  particles (about 100A) are by order of magnitude less then the inertial radius of one stranded statistical coil, that evidences compaction of polynucleotides, induced by the high  content of metal ions.

Conformational equilibrium diagrams were built in the wide region of temperatures (20-960C) and divalent metal ions concentrations (10-5 10-2 M) at different (10-2 10-1 M) ionic strengths.  The “critical” concentration of Mg2+ and Ni2+ were found at which the conformational transition type changes: in polyAЧ2polyU instead of successive transitions 32 and 21, 31 transition takes place, in polyAЧpolyU,  instead of 21 transition, 23 and 31 transitions are observed.

Phase diagrams of  polyAЧpolyU  and polyAЧ2polyU complexes with Mg2+ are essentially dependent on the Na+ content. Thus, at the Na+ concentration close to the physiological one  (0.1М)  the increase of the Mg2+ content in polyAЧpolyU solution results in continuous extension of the temperature range of the triple helix stable state,  while at  10-2 М Na+ this range does not depend on  Mg2+ concentration. Under these conditions the "critical" point at phase diagrams of  polyA×2polyU with Mg2+ and Ni2+ ions is absent.

Mg2+ and Ni2+ effects on polyA×polyU and polyA×2polyU conformational transitions are mainly  similar. The differences observed are caused by different values of association constants and by the fact that Ni2+ is able to interact with polyA bases while Mg2+ binds to phosphate groups only.

It has been found that 32 transition is essentially less cooperative then 21 and 31 transitions. Cooperativity factors for 32 и 31 were estimated, that permit  us to conclude that the reason of  the wide temperature range of the 32 transition is the low value of  this transition enthalpy.

Ni2+ association constants with phosphate groups  of polyA×polyU  and polyA×2polyU as well as Mg2+ binding constants with polyA and polyU have been calculated in the framework of the ligand binding theory (Frank-Kamenetskii, 1972). Interaction of metal ions with multi stranded  polynucleotides is characterized by negative cooperativity, binding of   Cu2+ to single stranded  polyI   has positive cooperativity. Negative cooperativity of ions binding is due to the  electrostatic repulsion between  ions absorbed from solution and ions already bound to the polynucleotide. A possible reason of positive cooperativity is the entropy increase which results from polynucleotide dehydration caused by Cu2+ ions induced compaction. 

Values of association constants obtained permit us to explain some features of phase diagrams: increase of 32, 31 and 21 transitions temperatures with the rise of divalent metal ions content is due to the low values of metal ions binding constants to single stranded polyU, decrease of the 23 transition temperature in the presence of Mg2+ results from the condition KA2U > KAU.

Key words: divalent metal ions, differential UV spectroscopy, thermal denaturation, polynucleotides.



Страница: 1  Страница: 2 

По вопросу доставки диссертации по этой теме пишите на электронный адрес: info@lib.ua-ru.net

© Научная электронная библиотека, 2003-2008.
info@lib.ua-ru.net
Яндекс цитирования