Энергия сверхспирализации
Энергия сверхспирализации - это дополнительная свободная энергия, которой обладают молекулы кольцевой замкнутой ДНК, у которых DLk (или t) ( число сверхвитков ) отлично от нуля. Энергия сверхспирализации зависит от числа сверхвитков в молекуле и от длины ДНК. Она меняется при изменении внешних условий, таких как ионное окружение и температура.
Впервые энергия сверхспирализации была определена в экспериментах по титрованию кольцевой замкнутой ДНК интеркалирующим красителем ( Bauer W. and Vinograd J., 1970 , Hsieh T.-S. and Wang J.C., 1975 ). Определенная этим методом зависимость, отвечающая очень концентрированным растворам CsCl, описывается соотношением
Gs = KRT*(D Lk)2 /N (1),
где K = 500-700.
Другой подход к определению Gs основан на исследовании равновесного теплового распределения кольцевой замкнутой ДНК по топоизомерам . Такое распределение можно получить с помощью топоизомеразы типа I, способной менять значение Lk в кольцевой замкнутой ДНК путем разрыва и воссоединения одной из цепей двойной спирали. В результате обработки кольцевой замкнутой ДНК таким ферментом происходит релаксация распределения молекул по Lk к равновесной форме. Для анализа распределения молекул кольцевой замкнутой ДНК по величине Lk удобно использовать метод разделения топоизомеров с помощью гель-электрофореза . Пример электрофореграммы, полученной в таких опытах, приведен на Рис. Равновесное распределение КЗ ДНК SV40 по топоизомерам . Максимуму равновесного распределения всегда отвечает D Lk = 0; молекулы с близким по абсолютной величине значением D Lk должны иметь близкую подвижность и, следовательно, близко располагаться в геле. Распределение типа приведенного на рисунке, в котором молекулы с положительными и отрицательными D Lk разнесены, получают, когда электрофорез проводят в условиях, отличных от условий, в которых проводилась реакция с топоизомеразой. Изменение условий означает, что вместо g в формулу
s = g *( D Lk)/N следует подставлять некоторую другую величину, g , без изменения Lk. Это значит, что все распределение сместится на величину
D Lk - D Lk' = N(1/g - 1/g'), и для достаточно большого значения этой разности все топоизомеры хорошо разделятся.
Получаемое распределение
всегда является нормальным. На Рис. Дисперсия
равновесного распределения по топоизомерам представлена большая часть
опубликованных к настоящему времени данных, в которых измерялась дисперсия
равновесного распределения для различных ДНК, #<(D
href="0003de05.htm" name="0003de05.htm" lk="(
Gs(D Lk) = KRT*(D Lk)2
/N (2) или Gs(s) = KRTN*(s)2
/(g)2 (3), где через K обозначен численный
коэффициент, определяемый соотношением ## K = N/[2*<(D ="
Ссылки:
