Структурування протиiонiв навколо подвiйної спiралi ДНК: дослiдження методом молекулярної динамiки

Автор(и)

  • O. O. Liubysh Taras Shevchenko National University of Kyiv
  • A. V. Vlasiuk The Biotechnology Center of the Technische Universit¨at Dresden
  • S. M. Perepelytsya Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, Nat. Acad. of Sci. of Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe60.05.0433

Ключові слова:

DNA, macromolecule, structure counterions, molecular dynamics

Анотація

Структурування протиiонiв навколо подвiйної спiралi ДНК дослiджувалося за допомогою методу молекулярної динамiки. Моделювання проводилося для додекамера ДНК d(CGCGAATTCGCG) з протиiонами лужних металiв Na+, K+ та Cs+ у водному середовищi. Розглядалися системи без надлишкової солi та з додаванням рiзних солей (NaCl, KCl або CsCl з концентрацiєю 0,5 M). Результати показали, що протиiони Na+ взаємодiють з фосфатними групами безпосередньо з зовнiшньої сторони подвiйної спiралi i через молекули води на поверхнi мiнорного жолоба ДНК. Iони калiю локалiзуються переважно в жолобах подвiйної спiралi, а iони цезiю проникають глибоко всередину мiнорного жолоба, безпосередньо зв’язуючись з нуклеїновими основами. За рахунок електростатичного вiдштовхування iони хлору, зазвичай, знаходяться на великих вiдстанях вiд ДНК, проте деякi анiони Cl− спостерiгалися поблизу атомних груп подвiйної спiралi, формуючи електрично нейтральнi пари з протиiонами, якi вже сконденсувалися на полiанiонi ДНК. В мiсцях зв’язування протиiонiв з ДНК спостерiгалися змiни локальної структури подвiйної спiралi. Час життя Na+ та K+ менший за 0,5 нс, а у випадку iонiв цезiю може сягати декiлькох наносекунд. У цьому масштабi часу протиiони Cs+ формують впорядковану систему зарядiв в мiнорному жолобi ДНК, яку можна розглядати як iонну ґратку.

Downloads

Опубліковано

2019-01-18

Як цитувати

Liubysh, O. O., Vlasiuk, A. V., & Perepelytsya, S. M. (2019). Структурування протиiонiв навколо подвiйної спiралi ДНК: дослiдження методом молекулярної динамiки. Український фізичний журнал, 60(5), 433. https://doi.org/10.15407/ujpe60.05.0433

Номер

Розділ

М'яка речовина