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.