Ефект iонного впорядкування в експериментах по електропровiдностi водних розчинiв ДНК
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe59.05.0479Ключові слова:
ефект iонного впорядкування, водний розчин ДНК, електропровiднiсть, теорiя електролiтiв, механiзм впорядкування протиiонiв, ДНК-сольовий комплексАнотація
Прояви впорядкування iонiв у водних розчинах ДНК дослiджувалися за допомогою методу кондуктометрiї. Вимiрювання електропровiдностi проводилися для водних розчинiв ДНК з додаванням солi KCl в температурному дiапазонi вiд 28 до 70 ∘C. Концентрацiя солi змiнювалася вiд 0 до 2 М. Також вимiрювалася електропровiднiсть розчинiв без ДНК з таким самим вмiстом солi. Результати показали, що у випадку безсольового розчину ДНК спостерiгають стадiї плавлення подвiйної спiралi, тодi як у випадку розчину ДНК з додаванням солi, денатурацiя макромолекули не спостерiгалася. Для концентрацiї солi, нижчої вiд критичної (0,4 М), електропровiднiсть розчину з ДНК вища за електропровiднiсть вiдповiдного електролiту. Починаючи з критичної концентрацiї, електропровiднiсть електролiту вища за електропровiднiсть розчину ДНК. Для опису експериментальних даних була розроблена феноменологiчна модель, що базується на теорiї електролiтiв. В рамках побудованої моделi запропоновано механiзм впорядкування протиiонiв. Вiдповiдно до запропонованого механiзму за низьких концентрацiй солi електропровiднiсть системи зумовлена протиiонами iон-гiдратної оболонки ДНК. При пiдвищеннi кiлькостi iонiв до критичної концентрацiї протиiони починають конденсуватися на полiанiонi ДНК. Подальше пiдвищення концентрацiї солi iндукує формування ДНК-сольових комплексiв, поява яких приводить до зменшення електропровiдностi системи.
Посилання
W. Saenger, Principles of Nucleic Acid Structure (Springer, New York, 1984).
https://doi.org/10.1007/978-1-4612-5190-3
Yu.P. Blagoi, V.L. Galkin, V.L. Gladchenko, S.V. Kornilova, V.A. Sorokin, and A.G. Shkorbatov, The Complexes of Nucleic Acids and Metals in the Solutions (Naukova Dumka, Kiev, 1991) (in Russian).
V.Ya. Maleev, M.A. Semenov, M.A. Gassan, and V.A. Kashpur, Biofizika 38, No. 5, 768 (1993).
Y. Levin, Rep. Prog. Phys. 65, 1577 (2002).
https://doi.org/10.1088/0034-4885/65/11/201
A.A. Kornyshev, D. J. Lee, S. Leikin, and A. Wynveen, Rev. Mod. Phys. 79, 943 (2007).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.79.943
G.S. Manning, Q. Rev. Biophys. 11, 179 (1978).
https://doi.org/10.1017/S0033583500002031
V.A. Bloomfield, Biopol., 44, 269 (1997).
https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0282(1997)44:3<269::AID-BIP6>3.0.CO;2-T
R. Das, T. T. Mills, L.W. Kwok, G.S. Maskel, I.S. Millet, S. Doniach, K.D. Finkelstein, D. Herschlag, and L. Pollack, Phys. Rev. Lett. 90, 188103 (2003).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.188103
S.M. Perepelytsya and S.N. Volkov, Ukr. J. Phys. 49, 1074 (2004).
S.M. Perepelytsya and S.N. Volkov, Eur. Phys. J. E 24, 261 (2007).
https://doi.org/10.1140/epje/i2007-10236-x
L.D. Williams and L.J. Maher III, Ann. Rev. Biophys. Biomol. Struct., 24, 497 (2000).
https://doi.org/10.1146/annurev.biophys.29.1.497
C.G. Baumann, S.B. Smith, V.A. Bloomfield, and C. Bustamante, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 6185 (1997).
https://doi.org/10.1073/pnas.94.12.6185
V.B. Teif and K. Bohinc, Progr. Biophys. Mol. Biol. 105, 208 (2011).
https://doi.org/10.1016/j.pbiomolbio.2010.07.002
A. Estevez-Torres and D. Baigl, Soft Matter 7, 6746 (2011).
https://doi.org/10.1039/c1sm05373f
M.-L. Ainalem and T. Nylander, Soft Matter 7, 4577 (2011).
https://doi.org/10.1039/c0sm01171a
S.M. Perepelytsya, G.M. Glibitskiy, and S.N. Volkov, Biopol. 99, 508 (2013).
https://doi.org/10.1002/bip.22209
I. A. Kuznetsov and N.V. Apolonnik, Biopolymers 20, 20831 (1981).
https://doi.org/10.1002/bip.1981.360201005
I. A. Kuznetsov, N.V. Apolonnik, and I. S. Shklover, Biopol. and Cell 3, No. 2, 72 (1987).
https://doi.org/10.7124/bc.0001D7
O.M. Alekseyev, L. A. Bulavin, and D.O. Shamayko, Ukrainica Bioorganica Acta, No. 1, 45 (2009).
D. Truzzoillo, F. Bordi, C. Cametti and S. Sennato, Phys. Rev. E 79, 011804 (2009).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.79.011804
T. Vuletic, S. Dolanski Babik, D. Grgicin, D. Aumiler, J. Radler, F. Livolant, and S. Tomic, Phys. Rev. E 83, 041803 (2011).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.83.041803
J.I. Sheu and E.Y. Sheu, AAPS Pharm. Sci. Tech. 7(2), 36 (2006).
https://doi.org/10.1208/pt070236
Yi-S. Liu, P.P. Banada, S. Bhattacharya, A.K. Bhunia, and R. Bashir, Appl. Phys. Lett. 92, 143902 (2008).
G.S. Manning, J. Phys. Chem. 79, 262 (1975).
https://doi.org/10.1021/j100570a013
G.S. Manning, J. Phys. Chem. 85, 1508 (1981).
A. Dobrynin and M. Rubinstein, Prog. Polym. Sci. 30, 1049 (2005).
https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2005.07.006
D.B. Wells, S. Bhattacharya, R. Carr, C. Maffeo, A. Ho, J. Comer, and A. Aksimentiev, Methods Mol. Biol. 870, 165 (2012).
https://doi.org/10.1007/978-1-61779-773-6_10
P. Varnai and K. Zakrzewska, Nucleic Acids Res. 32, 4269 (2004).
https://doi.org/10.1093/nar/gkh765
S.Y. Ponomarev, K.M. Thayer, and D.L. Beveridge, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, 14771 (2004).
https://doi.org/10.1073/pnas.0406435101
Y. Cheng, N. Korolev, and L. Nordenskiold, Nucleic Acids Res. 34, 686 (2006).
https://doi.org/10.1093/nar/gkj434
S.Sen, D. Andreatta, S.Y. Ponomarev, D.L. Beveridge, and M.A. Berg, J. Am. Chem. Soc. 131, 1724 (2009).
https://doi.org/10.1021/ja805405a
L.A. Bulavin, S.N. Volkov, S.Yu. Kutovy, and S.M. Perepelytsya, Dopov. NAN Ukrainy, No. 11, 69 (2007); arXiv:0805.0696.
S.M. Perepelytsya and S.N. Volkov, Eur. Phys. J. E 31, 201 (2010).
https://doi.org/10.1140/epje/i2010-10566-6
S.M. Perepelytsya and S.N. Volkov, J. Mol. Liquids 5, 1182 (2011).
S.M. Perepelytsya and S.N. Volkov, Ukr. J. Phys. 58, 554 (2013).
https://doi.org/10.15407/ujpe58.06.0554
K. Tanaka and Y. Okahata, J. Am. Chem. Soc. 118(44), 10679 (1996).
https://doi.org/10.1021/ja9617855
T. Erdey-Gru, Transport Phenomena in Aqueous Solutions (Akad’emiai Kiad’o, Budapest, 1974).
A.Yu. Grosberg and A.R. Khokhlov, Statistical Physics of Macromolecules (Nauka, Moscow, 1989) (in Russian).
B.P. Nikol'skii et al., Handbook of Chemistry, Vol. 2 (Khimiya, Leningrad, 1964) (in Russian).
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
