Структура та динаміка впорядкування протийонів навколо подвійної спіралі ДНК

У роботі досліджено роль іонів металів та молекулярних іонів в структурній динаміці подвійної спіралі, розвинуто концепцію динамічного впорядкування протийонів навколо макромолекули ДНК.
Розвинуто моделі для дослідження низькочастотних коливань ДНК з протийонами Na+, K+, Rb+, Cs+ та Mg2+ в різному положенні відносно фосфатних груп. Розглянуто випадки правої і лівої подвійної спіралі, враховуючи особливості структури різних форм ДНК, а також характерне розташування протийонів в структурі подвійної спіралі. У результаті одержано аналітичні вирази для розрахунку частот і амплітуд коливань структурних елементів подвійної спіралі. Знайдено необхідні розрахункові параметри.
Досліджено впорядкування протийонів навколо ДНК за допомогою методу електропровідності водних розчинів ДНК з сіллю KCl (0 – 2 моль/л) при різних температурах (28 – 70 ºC).

Ключовi слова: ДНК, протийон, вода, пероксид водню, поліамін, путресцин2+, спермідин3+, спермін4+, поліелектроліт, конформаційні коливання, низькочастотні спектри, гідратація, конденсація, молекулярна динаміка, текстура, електропровідність, ґратка.

In the present work, the structural dynamics of DNA with the metal ions and active molecules have been studied. A concept of dynamical ordering of counterions around DNA is developed.
The models for the study the low-frequency vibrations of DNA with Na+, K+, Rb+, Cs+ and Mg2+ counterions in different positions with respect to the phosphate groups of the right-handed DNA double helix have been developed. Different cases of the left- and right-handed double helices with the counterions in different positions in the DNA structure have been considered. As the result, the formulae for the frequencies and amplitudes of vibrations of the double helix structure elements have been obtained. The necessary calculation parameters were found.
The ordering of counterions around DNA has been studied by electrical conductivity of aqueous solutions of DNA with KCl salt in concentration range from 0 to 2 M and at different temperatures (28 – 70 ºC).

Keywords: DNA, counterion, water, hydrogen peroxide, polyamine, putrescine2+, spermidine3+, spermine4+, polyelectrolyte, conformational vibrations, low-frequency spectra, hydration, condensation, molecular dynamics, textures, electrical conductivity, lattice.

Перепелиця С. М. Структура та динаміка впорядкування протийонів навколо подвійної спіралі ДНК : дис. ... д-ра фіз.-мат. наук : 01.04.02 – теоретична фізика / Перепелиця Сергій Миколайович. - Київ, 2023. - 499 с.