НОВАЯ ДВОЙНАЯ СПИРАЛЬ ДНК C A-T И G-C ТРАНСУОТСОН-КРИКОВСКИМИ ПАРАМИ

Щелкина А. К., Борисова О. Ф., Лившиц М. А., Чернов Б. К., Позмогова Г. Е., Джовин Т. М., Чуриков Н. А.
Институт молекулярной биологии им. В.А.Энгельгардта РАН, 117984 Москва; * Центр "Биоинженерия" РАН, Проспект 60-летия Октября, 7/1, 117334 Москва; ** Институт биофизической химии Макса Планка, D-39018 Геттинген, ФРГ
Предметом данного цикла исследований явилось экспериментальное получение стабильных параллельных двойных спиралей ДНК (парДНК) природного АТ/GC состава оснований и установление их новых свойств. Методами УФ, КД, флуоресцентной спектроскопии, а также нативным электрофорезом в градиенте температуры были изучены внутри- и межмолекулярные двойные спирали парДНК длиной 10 и 40 пар оснований с различной нуклеотидной последовательностью при нейтральных рН и физиологической ионной силе. Детектирован спектральный маркер транс-Gsymbol 183 \f "Times New Roman" \s 10·C пары - полоса КД при 290 нм, отсутствующая в канонической ДНК гомологичной последовательности. Впервые обнаружена сильная зависимость стабильности парДНК не только от состава, но и от последовательности Asymbol 183 \f "Times New Roman TUR" \s 10·T и Gsymbol 183 \f "Times New Roman TUR" \s 10·C пар. ПарДНК с двумя и более последовательными транс-Gsymbol 183 \f "Times New Roman" \s 10·C парами более стабильна, чем парd(Аsymbol 183 \f "Times New Roman" \s 10·Т)n. Введение одиночных транс-Gsymbol 183 \f "Times New Roman" \s 10·C пар значительно дестабилизирует парd(Аsymbol 183 \f "Times New Roman" \s 10·Т)n. В рамках специально разработанной теории плавления гетерогенной внутримолекулярной двойной спирали с учетом промежуточных состояний определены термодинамические параметры образования транс-Gsymbol 183 \f "Times New Roman" \s 10·C- и транс-Аsymbol 183 \f "Times New Roman" \s 10·Т- пар и потеря свободной энергии в Аsymbol 183 \f "Times New Roman" \s 10·Т/Gsymbol 183 \f "Times New Roman" \s 10·C- контакте. При понижении активности воды в растворе, моделируемом увеличением доли неводного растворителя трифторэтанола, наблюдали кооперативные характерные изменения спектров КД парДНК, что позволило впервые предположить наличие полиморфизма этой неканонической двойной спирали. Уникальной особенностью парДНК явилась ее способность связывать олигопептидные лиганды-антибиотики дистамицин А (ДстА) и нетропсин (Нт) в обе идентичные бороздки ТАТА-участка. Связывание в АААА/ТТТТ-участок парДНК происходит только в одну из бороздок, экспонирующую протон-акцепторные группы. Определены энергетические параметры и спектральные характеристики связывания ДстА и Нт с парДНК. Изучена способность парДНК связывать лиганды-интеркаляторы и установлено, что наличие Gsymbol 183 \f "Times New Roman" \s 10·C-пар препятствует интеркаляции бромистого этидия (EtBr), но способствует образованию сильного нефлуоресцирующего комплекса. Для обоих типов комплексов EtBr определены константы ассоциации и количество пар оснований парДНК, необходимых для связывания молекулы лиганда, в зависимости от последовательности оснований. Особенности новых двойных спиралей ДНК, разительно отличающие парДНК от канонических ДНК, могут обуславливать их сродство к новым типам специфических лигандов, в частности, регуляторных и структурных белков, и служить основой возможной биологической роли парДНК в клетке. Авторы благодарят РФФИ за финансовую поддержку исследований.