ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УФ- И ГАММА-ОБЛУЧЕНИЯ НА КОНФОРМАЦИЮ МОЛЕКУЛЫ ДНК В РАСТВОРЕ ПРИ РАЗНЫХ ИОННЫХ УСЛОВИЯХ

Пастон С. В., Румянцева И. М., Зырянова И. М.
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, 198904 Петродворец; НИИ Физики
Методами вискозиметрии и двойного лучепреломления в потоке (ДЛП) исследовали необлученные и УФ-облученные (l=254 нм) дозой 0,16 Дж/см2 растворы ДНК в широкой области ионных сил (5Ч10-4 Јm Ј 0,1). Показано, что УФ-облучение вызывает падение характеристической вязкости ([h]) ДНК. При 3Ч10-3 Јm Ј 0,1 величина [h] ДНК сохраняет постоянное значение, в отличие от необлученных растворов, в которых наблюдается значительное полиэлектролитное набухание ДНК с уменьшением ионной силы раствора. При малых m можно видеть некоторое нелинейное увеличение [h] ДНК с уменьшением ионной силы для УФ-облученных растворов. Возможно, как и в случае необлученной ДНК, эту нелинейность можно объяснить изменением вклада ближних электростатических взаимодействий в величину удельного объема ДНК. Результаты, полученные методом ДЛП, свидетельствуют о постоянстве оптической анизотропии ДНК в области умеренных ионных сил. При предположении о неизменности разности поляризуемостей пары нуклеотидов ДНК можно сделать вывод о постоянстве термодинамической жесткости УФ-облученной ДНК в области умеренных ионных сил. Эта величина в облученных растворах совпадает со значением, полученным для необлученной ДНК. При малых m эта величина несколько увеличивается. Исследования спектров УФ поглощения и КД облученной ДНК указывают на отсутствие изменений во вторичной структуре макромолекулы. Возможно, уменьшение удельного объема молекулы ДНК в области умеренных ионных сил под действием УФ-облучения происходит вследствие уменьшения дальних электростатических взаимодействий, ближние же взаимодействия не изменяются. Полученные зависимости характеристической вязкости и оптической анизотропии УФ-облученной ДНК от качественно совпадают с аналогичными данными, полученными ранее для g-облученных дозами 10-20 Гр систем. Предлагается возможное объяснение полученных данных с помощью гипотезы об изменении плотности заряда на молекуле ДНК под действием малых доз УФ- и g-облучения. В работе изучали также g-облученные дозой 10 Гр растворы ДНК в широкой области значений рН с целью выяснения роли протонов в конформационных изменениях облученной макромолекулы. В интервале щелочных рН наблюдается максимум зависимостей [h] и оптической анизотропии g-облученной ДНК от рН раствора при тех же значениях рН, что и в случае необлученной ДНК. Рассчеты показывают, что основную роль в увеличении удельного объема макромолекулы играет увеличение равновесной жесткости ДНК, которое может быть объяснено депротонированием азотистых оснований. В кислой области протонирование g-облученной макромолекулы происходит при больших значениях рН, чем для необлученной ДНК. В работе рассматриваются возможные причины наблюдаемых конформационных изменений ДНК.