Оценка динамического беспорядка в олигонуклеотидах ДНК с помощью низкочастотной спектроскопии комбинационного рассеяния

Степень компактизации ДНК в различных областях клеточного ядра определяет, должны ли в них экспрессироваться гены и протекать другие важнейшие клеточные процессы, например, репликация и репарация ДНК. Однако, подходы к экспериментальной оценке компактности ДНК в ядрах клеток, а также её индикатора, динамического беспорядка — тепловой флуктуации положения и взаимной ориентации молекулярных фрагментов, — практически не развиты. В настоящей работе на примере одноцепочечных олигонуклеотидов гуанина и цитозина, а также их двуцепочечной комбинации показано, что динамический беспорядок в ДНК может быть оценен на основе данных низкочастотной спектроскопии комбинационного рассеяния (КР). Впервые измерены спектры КР олигонуклеотидов в широком диапазоне, включающем низкочастотную и высокочастотную область. Обнаружено, что низкочастотная интенсивность КР максимальна в одноцепочечном олигоцитозине и минимальна в двуцепочечном олигонуклеотиде, в полном согласии с величинами динамического беспорядка, оцененными из расчётов методом молекулярной динамики. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности применения низкочастотной спектроскопии КР для оценки динамического беспорядка и компактности ДНК. Ожидается, что использование такой техники должно способствовать пониманию ключевых клеточных процессов и обуславливающих их физических механизмов, которое необходимо для развития передовых методов молекулярной биофизики и клеточной биологии.