Registration Number
0825U000920, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
24-04-2025
popup.evolution
o
Title
Modeling vibrational dynamics of the ion-hydration shell of DNA double helix
Author
Tetiana L. Bubon,
popup.head Sergiy M. Perepelytsya
popup.opponent Tymofii Y. Nikolaienko
popup.opponent Gаnna V. Shestopalova
popup.review Larissa S. Brizhik
popup.review Oleksiy L. Kapitanchuk
popup.rada
М.М.Bogolyubov Institute of Theoretical Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine
Description
В умовах живої клiтини молекула ДНК приймає форму подвiйної спiралi, що складається з двох ланцюгiв нуклеотидiв, закручених один навколо одного. Гiдрофобнi нуклеїновi основи нуклеотидiв утворюють комплементарнi пари, зв’язанi водневими зв’язками всерединi макромолекули, уникаючи контакту з молекулами води. Аденiн (А) зв’язується з тимiном (Т), а гуанiн (G) з цитозином (С). Негативно зарядженi фосфатнi групи остова подвiйної спiралi знаходяться ззовнi подвiйної спiралi та оберненi до розчину. Фосфатнi групи ДНК нейтралiзуються позитивно зарядженими iонами металiв (Na⁺, K⁺, Mg²⁺) або молекулярними iонами (полiамiни). Нейтралiзуючi iони називають протийонами.
Починаючи з перших дослiджень структури молекули ДНК було показано, що iон-гiдратне середовище стабiлiзує структуру макромолекули. Динамiка подвiйної спiралi ДНК та її iон-гiдратного оточення взаємопов’язанi, що є також визначальним для механiзмiв бiлково-нуклеїнового розпiзнавання та взаємодiї ДНК з бiологiчно активними сполуками. Визначальна роль iон-гiдратної оболонки ДНК робить її дослiдження ключовим для розумiння фiзичних механiзмiв функцiонування самої макромолекули.
На сьогоднi вивчення властивостей iон-гiдратної оболонки ДНК є актуальною проблемою, про що свiдчить низка робiт, в яких дослiджуються структурнi та динамiчнi властивостi iонiв та молекул води навколо подвiйної спiралi. Одним iз важливих питань для опису динамiчної характеристики системи ДНК-вода-iони є дослiдження саме коливальної динамiки молекул води та протийонiв бiля сайтiв зв’язування з атомними групами ДНК, що може займати визначальне мiсце для бiологiчних процесiв в системi.
Наявнi експериментальнi методи можуть надати коливальнi спектри, в яких проявляються моди коливань структурних елементiв систем ДНК-вода-iони, аналiз та вивчення яких є важливим для характеристики їх структури та динамiки. Однак все ще доволi складно видiлити й описати характер мод коливань молекул води та протийонiв iон-гiдратної оболонки ДНК, що безпосередньо взаємодiють з подвiйною спiраллю та лежать у низькочастотному дiапазонi спектра (< 400 см⁻¹).
У дисертацiйнiй роботi була дослiджена коливальна динамiка iон-гiдратної оболонки ДНК, використовуючи теоретичний пiдхiд та комп’ютернi симуляцiї. Був проведений аналiз для вивчення коливальної динамiки молекул води та протийонiв лужних металiв iон-гiдратної оболонки ДНК. Визначено вплив окремих протийонiв на динамiку молекул води гiдратної оболонки подвiйної спiралi. Виявлено вплив характеру гiдратацiї протийонiв i структурної органiзацiї молекул води в рiзних областях подвiйної спiралi.
Registration Date
2025-03-18
popup.nrat_date
2025-03-18 / 2026-07-01
