Спектроскопия PELDOR: конформации ДНК
Общая формулировка проблемы. Молекулы ДНК в ходе жизнедеятельности организма из-за воздействия различных внешних факторов могут повреждаться. Жизненно важным процессом поэтому является репарация повреждений специальными ферментами. В этой связи существует фундаментальная проблема молекулярного механизма поиска репарирующими ферментами поврежденного основания в ДНК. Этот механизм должен включать «узнавание» ферментом поврежденного места. Естественным предположением здесь является то, что «узнавание» может быть основано на структурных изменениях, происходящих вблизи поврежденного места. Экспериментальное детектирование таких изменений является, однако, очень непростой задачей.
Формулировка конкретной задачи. Изучение возможности применения метода PELDOR для изучения конформаций дважды-спин-меченой ДНК – на примере олигомера ДНК длиной 12 оснований (см. структуру на рисунке слева), содержащей в одной из цепочек дуплекса поврежденное или неповрежденное гуаниновое основание или ненуклеотидные вставки.
Авторы исследования, лаборатория. , , в сотрудничестве с , , из ИХБФМ СО РАН. Лаборатория химии и физики свободных радикалов (зав. лаб. ).
Используемый подход. Применен разработанный авторами ( и ) импульсный электрон-электронный двойной резонанс (PELDOR) дважды-спин-меченых ДНК. Метод позволяет измерять расстояния между спиновыми метками порядка нескольких нм и на основе этого делать выводы о конформации биомолекул.
Полученные результаты. Показано, что метод PELDOR может служить эффективным инструментом детектирования изменений конформаций ДНК, возникающих из-за повреждений в ее структуре. Найдено, что введение поврежденного основания приводит к изгибу дуплекса изученного 12-членного олигомера ДНК в месте введения примерно на 20о – см. схематическое изображение на рисунке справа. Введение ненуклеотидной вставки помимо изгиба приводит также к заметному уширению распределения. Обнаруженные изменения конформаций могут дать ключ к пониманию механизма поиска поврежденного основания репарирующими ферментами.
Подробно изложено в статье:
N. A. Kuznetsov, A. D. Milov, V. V. Koval, R. I. Samoilova, Y. A. Grishin, D. G. Knorre, Y. D. Tsvetkov, O. S. Fedorova, S. A. Dzuba, PELDOR study of conformations of double-spin-labeled single - and double-stranded DNA with non-nucleotide inserts, Phys. Chem. Chem. Phys. 11, 6826-6
 | |
|
Структура спин-меченой по двум концам 12-членной ДНК (слева) и схематическое представление обнаруженного методом PELDOR ее изгиба в результате введения ненуклеотидной вставки (справа)
