Русская версия English version   
Том 8   Выпуск 2   Год 2013
Теоретические и экспериментальные исследования открытых состояний ДНК

Шигаев А.С., Пономарёв О.А., Лахно В.Д.

Институт математических проблем биологии, Российская академия наук, Пущино, Московская область, 142290, Россия

shials@yandex.ru
olegpon36@mail.ru
lak@impb.ru


Аннотация. Работа посвящена обзору и анализу литературных данных, касающихся свойств открытых состояний ДНК. Данные состояния возникают вследствие крупных флуктуаций дуплекса и оказывают большое влияние на целый ряд биохимических процессов, в том числе на перенос электрического заряда в ДНК. Проведён сравнительный анализ экспериментальных данных по кинетике и термодинамике открытых состояний ДНК в широком интервале температур. Объяснены противоречия между результатами разных экспериментов. На основе различия термодинамических свойств и других характеристик выделено три типа открытых состояний ДНК, а также дано современное определение термина «открытое состояние». Представлен краткий обзор простых математических моделей ДНК, в большинстве которых состояние каждой пары оснований описывается одной-двумя переменными. Рассмотрены основные проблемы исследования гетерогенной ДНК в рамках подходов данного уровня. Обсуждается роль каждой из групп моделей в интерпретации экспериментальных данных. Особое внимание уделено изучению процессов переноса и локализации энергии колебаний нуклеотидных пар в дуплексе при помощи механических моделей. Показано, что данные процессы играют ключевую роль в динамике гетерогенного дуплекса, а их теоретическое исследование крайне важно для развития современной молекулярной биологии и биофизики. Рассмотрены основные особенности теоретических подходов, благодаря которым удалось описать различные экспериментальные данные. Описаны перспективы развития моделей, предложены конкретные детали оптимизации, а также возможные способы модернизации некоторых экспериментальных методик.

Ключевые слова: модели ДНК, динамика ДНК, перенос энергии, локализация энергии, открытое состояние ДНК, пузырёк денатурации, открывание одиночной пары оснований.

Содержание Оригинальная статья
Мат. биол. и биоинф.
2013;8(2):553-664
doi: 10.17537/2013.8.553
опубликована на рус. яз.

Аннотация (рус.)
Аннотация (англ.)
Полный текст (рус., pdf)
Список литературы Перевод на англ. яз.
Мат. биол. и биоинф.
2018;13(Suppl.):t162-t267
doi: 10.17537/2018.13.t162

Полный текст (англ., pdf)

 

  Copyright ИМПБ РАН © 2005-2021