Динамічне впорядкування іонів металів навколо подвійної спіралі ДНК (за матеріалами наукового повідомлення на засіданні Президії НАН України 2 жовтня 2013 р.)

Abstract

Досліджено систему подвійної спіралі ДНК з іонами металів, що нейтралізують негативно заряджені фосфатні групи остова макромолекули. Показано, що іони металів можуть формувати динамічну впорядковану структуру вздовж остова ДНК, подібну до ґратки іонного кристала (іон-фосфатну ґратку). Знайдено специфічні моди коливань іон-фосфатної ґратки і показано, що вони знаходяться в низькочастотному діапазоні коливального спектра ДНК (<200 см⁻¹). У рамках підходу динамічного впорядкування іонів навколо ДНК пояснено роль іонів солі у формуванні фрактальних структур, що спостерігаються на поверхні після висушування водних розчинів ДНК з солями хлоридів лужних металів.

Исследована система двойной спирали ДНК с ионами металлов, которые нейтрализуют отрицательно заряженные фосфатные группы остова макромолекулы. Показано, что ионы металлов могут формировать динамическую упорядоченную структуру вдоль остова ДНК, наподобие решетки ионного кристалла (ион-фосфатную решетку). Найдены специфические моды колебаний ион-фосфатной решетки и показано, что они находятся в низкочастотном диапазоне колебательного спектра ДНК (<200 см⁻¹). В рамках подхода динамического упорядочения ионов вокруг ДНК объяснена роль ионов соли в формировании фрактальных структур, наблюдаемых на поверхности после высушивания водных растворов ДНК с солями хлоридов щелочных металлов.

DNA double helix with the ions of metals that neutralize the negatively charged phosphate groups of the macromolecule backbone has been studied. The results have been shown that metal ions may form a dynamical ordered structure along DNA, resembling to the lattice of ionic crystal (ion-phosphate lattice). The specific vibrational modes of DNA ionphosphate lattice have been found and their frequencies have been shown to be in the low-frequency spectra range (< 200 cm⁻¹). The role of salts of alkali metal chlorides in the formation of fractal structures, observed on a surface after evaporation of aqueous solutions of DNA, has been explained within the framework of developed approach of dynamical ordering of ions around DNA.