СОСТОЯНИЕ ВОДНОГО ОКРУЖЕНИЯ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И ИХ КОМПОНЕНТОВ ПО ДАННЫМ ИЗМЕРЕНИЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
Кашпур В. А., Малеев В. Я.
Институт радиофизики и электроники НАН Украины, 310085 Харьков, Украина
Исследование увлажненных
образцов нуклеиновых кислот и полинуклеотидов методами рентгеноструктурного
анализа и ИК-спектроскопии, а также теоретические расчеты показали,
что пространственная структура этих веществ в большой мере обусловлена
их взаимодействием с растворителем. Так, в энергию стабилизации
двойной спирали ДНК вносит весьма существенный вклад образование
вокруг ДНК гидратной оболочки из упорядоченных молекул воды. Измерения
диэлектрической проницаемости позволяют определить релаксационные
характеристики раствора, и тем самым получить информацию о состоянии
водной оболочки биомолекул в растворе, т.е. в условиях, более
близких к естественным. В докладе приведены результаты изучения
диэлектрической проницаемости водных растворов ряда нуклеиновых
кислот и полинуклеотидов, а также их компонентов с помощью разработанного
дифференциального диэлектрометрического метода в микроволновом
диапазоне. Полученные данные, а также сопоставление их с результатами
других исследований, позволили идентифицировать для нуклеотидов
центры связывания молекул растворителя (фосфаты, группы С-О рибозы,
некоторые атомы оснований) и найти уровни гидратации этих центров.
Показано, что диэлектрическая проницаемость растворов изучавшихся
биополимеров не равна проницаемости раствора эквимолярной смеси
нуклеотидов. Для ДНК, транспортной РНК и полицитидиловой кислоты
из величины отклонения рассчитаны количества упорядоченной воды,
соответствующие числу молекул растворителя, находящихся в связанном
состоянии вокруг биомакромолекул в виде водных цепочек, мостиков
и т.п. Обнаружено, что переходы поли(Ц) из двунитчатой структуры
(рН 4,5) в однонитчатую (рН 8) и особенно в неупорядоченное состояние
(рН<3,5) сопровождаются уменьшением степени упорядоченности
водной оболочки, уменьшением количества связанной воды. Эффект
меньшего упорядочения гидратного окружения наблюдался и в растворе
тРНК по сравнению с раствором ДНК, что коррелирует с меньшей степенью
спирализации молекулы тРНК.