Search academic texts

Registration Number

0523U100121, Doctoral dissertation

Title

Structure and dynamics of counterion ordering around the DNA double helix

Author

Perepelytsya Sergiy Mykolayovych, Кандидат фізико-математичних наук

popup.head Perepelytsya Sergiy Mykolayovych
popup.advisor Perepelytsya Sergiy Mykolayovych
popup.opponent Holovko Myroslav Fedorovych
popup.opponent Shestopalova Ganna Victorivna
popup.opponent Chaly Aleksandr Vasiliyevich

Status

Доктор фізико-математичних наук, 01.04.02, Теоретична фізика

Date

20-06-2023

Description

В дисертації сформульовано концепцію динамічної іон-фосфатної ґратки ДНК, згідно з якою протийони навколо подвійної спіралі утворюють впорядко-вану структуру, подібну до ґратки іонного типу. Для визначення проявів впоряд-кування протийонів в коливальних спектрах розвинуто моделі динаміки іон-фосфатної ґратки ДНК та побудовано підхід для описання інтенсивностей мод в низькочастотних спектрах комбінаційного розсіювання світла. В результаті вияв-лено моди іон-фосфатних коливань для різних форм подвійної спіралі ДНК у ви-падку протийонів Na+, K+, Rb+, Cs+ і Mg2+ в діапазоні частот від 100 до 180 см-1. Пояснено прояви впорядкування протийонів ДНК в експериментах з електропро-відності водних розчинів ДНК та в експериментах з дослідження текстур висуше-них плівок ДНК з солями лужних металів. В рамках методу молекулярної дина-міки показано, що впорядкування протийонів навколо ДНК суттєво залежить від характеру їх гідратації, а рух протийонів під дією зовнішнього електричного по-ля модулюється послідовністю пар основ. Вперше визначено структуру характе-рних комплексів в сольватній оболонці фосфатних груп остова подвійної спіралі ДНК за присутності молекул пероксиду водню та протийонів Na+. Дослідження впорядкування молекулярних протийонів (молекул поліамінів путресцину2+, спе-рмідину3+, сперміну4+) показало, що вони переважно локалізуються в мінорному жолобі подвійної спіралі з найменшою шириною, що обумовлює їхню специфіч-ність до послідовності пар нуклеотидів типу А-тракту. В областях, де відбува-ються ДНК-ДНК контакти, поліаміни впорядковуються, утворюючи міжспіральні зшивки.