Scientific journal
Modern high technologies
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,899

HYPOCHROMISM OF DEGAS DNA SOLUTIONS

Pivovarenko Yu.V. 1
1 STC Physico-Chemical Center of Material Science
It is shown that degassing or hydrogenation of DNA aqueous solutions accompanied by reduction their A260.
hypochromism DNA.

Введение

Изучая взаимодействия между ДНК и катионными N-окидфеназинами в водных растворах с различным газовым составом, мы обнаружили, что такие взаимодействия происходят в дегазированных растворах и в растворах, насыщенных водородом, но не происходят в растворах, насыщенных кислородом [5]. Проанализировав полученные результаты, мы предположили, что растворенные газы могут влиять не только на изучавшиеся нами взаимодействия, но и на состояние ДНК в водных растворах.

Цель исследования

Целью настоящего исследования было:

1. получение УФ-спектров поглощения дегазированных растворов ДНК, а также – растворов ДНК, насыщенных водородом;

2. сравнение полученных спектров с известными УФ-спектрами поглощения растворов ДНК, насыщенных кислородом [6–8].

Материал и методы исследования

В работе использовали растворы тимусной ДНК теленка (Serwa, Германия), приготовленные на 50 мМ Na-какодилатном буфере, pH 6,9 [2].

Для дегазации, растворы ДНК (20°С) в течение 1 час выдерживали в вакуумном эксикаторе под давлением ~ 13 мм рт. ст.

Насыщенные водородом растворы ДНК получали барботированием (водородом) дегазированных растворов ДНК.

Для регистрации УФ-спектров поглощения растворов ДНК использовали спектрофотометры Specord UV VIS (Carl Zeiss Jena, Германия) и Specord M40 (Carl Zeiss Jena, Германия).

Результаты исследования
и их обсуждение

Установлено, что УФ-спектры поглощения дегазированных или насыщенных водородом растворов ДНК со временем претерпевают гипохромные сдвиги, которые сопровождаются уменьшением или полным исчезновением пика с максимумом на длине волны 260 нм (рис. 1, 2).

Известно [6-8], что насыщение растворов ДНК кислородом сопровождается увеличением их А260. Такой гиперхромизм объясняют одноэлектронным окислением ДНК синглетным кислородом [9] и образованием ее комплекса с супероксид-анионом, ДНК+•О2–, продуктом восстановления синглетного кислорода [6-8]. Исходя из предложенного объяснения природы кислород-зависимого гиперхромизма растворов ДНК, можно предположить, что гипохромизм дегазированных (рис. 1) или насыщенных водородом растворов ДНК (рис. 2) отражает процесс восстановления ДНК и, как следствие, разрушения ее комплекса с супероксид-анионом: ДНК+•О2– + e– → ДНК + О2–.

Дегазированные водные растворы приобретают восстановительные свойства при вакуумировании, вследствие активного испарения, происходящем при пониженном парциальном давлении паров воды: поскольку водяной пар всегда заряжен положительно [3], испарение водных растворов неминуемо сопровождается появлением у них отрицательного потенциала и, как следствие, восстановительных свойств.

114285.jpg 

Рис. 1. УФ-спектры поглощения дегазированного раствора ДНК (20 μg/ml, 20°С):
1 – свежеприготовленный раствор; 2 – через 72 часа после приготовления раствора

114276.jpg 

Рис. 2. УФ-спектры поглощения раствора ДНК (30 μg/ml, 20 C), насыщенного водородом:
1 – свежеприготовленный раствор; 2 – через 72 часа после приготовления раствора

Появление восстановительных свойств у растворов, барботируемых водородом, обусловлено электронодонорными свойствами водорода по отношению к водным средам, а также – отрицательным потенциалом таких растворов [4].

Таким образом, полученные результаты (рис. 1,2) подтверждают мнение авторов [7], считающих, что величина А260 отражает исключительно концентрацию ДНК, окисленной синглетным кислородом. Также, исходя из полученных результатов и предложенного объяснения природы кислород-зависимого гиперхромизма растворов ДНК [6-8], можно заключить, что УФ-спектры поглощения водных растворов, содержащих исключительно не окисленную ДНК, не имеют максимума на длине волны 260 нм. Поэтому, следует согласиться с предложением определять концентрацию ДНК не по величине А260 ее растворов (как принято [1]), а колориметрически, по поглощению продуктов цветных реакций на фосфатные группы ДНК [10].

Заключение

В дегазированных рабочих растворах ДНК находится преимущественно в виде комплекса с супероксид-анионом, ДНК+•О2–, имеющего максимум на длине волны 260 нм [7,8]. Такое, окисленное, состояние ДНК не соответствует ее нативному состоянию, о чем свидетельствует сильный иммунный ответ на ДНК, модифицированную синглетным кислородом [6]. Поэтому, для возможности корректной экстраполяции свойств ДНК, проявляемых в экспериментах in vitro, на свойства нативной ДНК, исследования ДНК in vitro целесообразно проводить в дегазированных растворах, УФ-спектры поглощения которых не имеют пика с максимумом на длине волны 260 нм. (Учитывая состояние гипоксии, свойственное тканям опухолей [10], в таких же растворах целесообразно проводить исследования опухолевых ДНК.)

В то же время, исследования митохондриальной ДНК больных старческим диабетом, болезнями Паркинсона, Альцгеймера и другими заболеваниями людей преклонного возраста, которые связывают с оксидативным повреждением митохондриальной ДНК и образованием ее комплекса с супероксид-анионом [11], целесообразно проводить в кислородсодержащих растворах, УФ-спектры поглощения которых имеют максимум на длине волны 260 нм.