Введение к работе
Актуальность темы иссследования. Молекулы нуклеиновых кислот играют ключевую роль в сохранении, воспроизводстве и реализации генетической программы. При этом их функции не сводятся к роли пассивного информационного носителя. Способность ДНК и РНК менять конформаиию, а, следовательно, и физико-химические свойства под действием внешних факторов - одна из составляющих механизма регуляции генетических процессов.
Обратимся к ДНК. Многообразие конформационных возможностей этой молекулы включает как близкие к регулярным двуспиральные структуры і А- и В-формы), так и неканонические формы, возникающие на участках с неслучайными последовательностями - тройные и четверные спирали, кресты, Н-форма и т.д. Список нерегулярных конформаций постоянно растет, растет и интерес к возможной регу-ляторной роли этих форм. Появляются и новые данные о свойствах А-и В-конформаций. Так сделанное несколько лет назад открытие равновесных изгибов В-ДНК в растворе породило целое направление, которое изучает роль таких изгибов в регуляторних механизмах. Что касается А-формы, то ее возможное участие в регуляции пока остается всего лишь предположением, однако совсем недавно появились работы, позволяющих утверждать, что одна из возможных биологических функции А-формы - это "консервация" генетической информации. Дело в том, что А-ДНК оказалась значительно устойчивее к действию УФ-облучения по сравнению с Б-формой. На примере B&clllus subtilis было показано, как природа использует это свойство. В спорах этих бактерий в больших количествах содержится белок, который переводит ДНК в А-форму и, в результате, существенно повышает устойчивость ДНК к УФ-повреждениям.
Приведенный пример наглядно показывает, сколь необходимы дальнейшие исследования физико-химических свойств ДНК и, в частности, А-формы для понимания работы генетического аппарата.
Отметим, что сведения о поведении А-ЛНК в растворе достаточно скудны. Отчасти это связано с тем, что для изучения В-ДНК в растворе широко использовали ферментативные методы. Поскольку А-форму можно получить лишь в растворах с низкой активностью воды (например, водно-спиртовых), где применение таких методов невозможно, то ее исследования можно проводить только физико-
химически. Новые подходы к изучению А-ДНК, предложенные в настоящей работе позволили ответить на ряд важных вопросов, касающихся структуры и термодинамики А-формы.
Целью настоящей работы было изучение структуры ДНК при Б-А переходе в растворе. Используя свойства сверхспиральных ДНК можно связать основной параметр двойной спирали - угол спирального вращения - с пространственной формой молекулы. Именно этот принцип был положен в основу прямого измерения угла спирального вращения А-ДНК в растворе. Другой физический подход Оыл разработан для определения параметра кооперативности Е-А перехода: метод фазовых диаграмм. Из анализа фазовых диаграмм ряда ДНК и полинуклеотидов удалось не только определить параметр кооперативности В-А перехода, но и показать, что существует четкая корреляцию между сродством ДНК к А-форме и ее последовательностью основании.
Полученные результаты позволяют сопоставить структуру ДНК в конденсированном состоянии и в растворе, а также предсказать некоторые биофизические свойства А-ДНК.
Научная новизна и практическая ценность. Впервые получено значение угла спирального вращения А-формы ДНК в растворе. Независимым способом определен параметр кооперативности В-А перехода. Методическая ценность работы заключается в разработке 1 >. метода определения угла спирального вращения ДНК в нестандартных условиях и 2).метода изучения кооперативных переходов по фазовым диаграммам.
Апробация работы. Результаты, полученные в настоящей, работе доложены на I Биофизическом съезде і Москва,19S2), на III конференции по биомолекулярной стереодинамике (Олбани, США, 19S3), на шестом симпозиуме по конформационным изменениям биополимеров в растворах (Тбилиси, 1985), на симпозиуме "Физико-химические свойства биополимеров в растворе и в клетках" (Пушино, 19651, на Конференции молодых ученых ИМБ (1989 1. на 6-ой конференции по оиомолекулярнои стреодинамике (Олбани, 1969 1
Структура и об ем работы. Диссертация состоит из введения,
четырех глав, выводов и списка цитированной литературы.
Диссертация изложена на страницах, содержит рисунков и
список литературы, насчитывающий 60 наименований.