Химики из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре и Университета Аалто (Финляндия) обнаружили, что ионы серебра способны связывать пары одинаковых нуклеотидов, в особенности гуанин-гуанин, эффективнее, чем в классических комплементарных парах. Исследование опубликовано в сегодняшнем выпуске журнала
ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота — полимерная молекула, хранящая в себе информацию о всех белках, вырабатываемых в нашем организме. В природе она представлена в виде двухцепочечных спиралей, состоящих из нуклеотидов, которые связанны по определенному закону: напротив аденина (A) может быть только тимин (T), а напротив цитозина (C) только гуанин (G). Одной из важных областей исследования ДНК является изучение того, как она взаимодействует с металлами. Особый интерес вызывает серебро — в то время, как большинство металлов взаимодействует предпочтительно с остовом ДНК, оно связывается с азотистыми основаниями, тем самым конкурируя с естественным механизмом образования пар.Ученые изучали, как именно происходит связывание серебра с короткими фрагментами ДНК — олигонуклеотидами. Для этого химики приготовили два раствора, первый из которых содержал в равных количествах полигуанин (G11) и полицитозин (C11), а второй политимин (T11) и полиаденин (A11), по 11 нуклеотидов в каждой молекуле. Молекулы, ожидаемо, связались в пары — C11-G11 и T11-A11. Затем в раствор добавили небольшое количество нитрата серебра, в соотношении один ион серебра на два нуклеотида, и проанализировали получившийся раствор.
Оказалось, что в первом растворе все исходные пары разбились, а вместо них появились новые комплексы, состоящие либо из одной цепочки, связанной с несколькими ионами серебра, либо из двух одинаковых цепочек, мостиками между которыми выступает серебро — G11-(Ag+)11-G11. Новые двухцепочечные структуры обладали значительно большей устойчивостью, чем исходные и плавились при большей температуре. Исследовали сравнили устойчивость G6-(Ag+)6-G6 и его цитозинового аналога с классическим C6-G6 — обнаружилось, что нагрев даже до 90оC не разрушает структуру серебряных комплексов, в то время как комплементарная пара плавится (распадается на отдельные цепочки) уже при 16оC. Во втором растворе наблюдалось образование димеров вида A11-(Ag+)N-T11.
Авторы подчеркивают, что их работа расширяет список известных взаимодействий между ионами серебра и ДНК. Новый тип связывания оснований может послужить фундаментом для более прочных наноструктур из ДНК, таких как, например, ДНК-оригами.