Защита дипломной работы. (ppt

Анализ и моделирование
расщепления ДНК ультразвуком
Нечипуренко Д.Ю.
Кафедра биофизики, физический факультет
МГУ
Руководители: Ильичева И.А., Полозов Р.В,
Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта
РАН,Москва,
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН,
Пущино.
Облучение водно-солевых
растворов ДНК ультразвуком
Специфика расщепления молекул
ДНК ультразвуком
• Важнейшим
результатом
экспериментов по
расщеплению ДНК
ультразвуком
является вывод о
зависимости
вероятности
разрыва молекулы
ДНК от
последовательности
нуклеотидных пар
Диаграмма интенсивности
расщепления фрагментов ДНК
Относительные интенсивности
расщепления 16 динуклеотидов
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
0.8
AA
AC
AG
AT
CA
CC
CG
CT
GA
GC
GG
GT
TA
TC
TG
TT
Вероятностная модель
двухстадийного разрыва молекулы
ДНК
Расщепление ДНК ультразвуком в
присутствии цис-платина (cis-Pt)
Модель идеальной струны
U
F U

 g ( x,t)
2
2
t
 ( x ) x
2
2
Моделирование реакции ДНК на
внешние воздействия
Моделирование растяжения
фрагмента ДНК
Заключение
Проведенный количественный анализ расщепления молекул ДНК
ультразвуком позволяет сделать следующие выводы:
1) Наиболее вероятными являются разрывы в динуклеотидах
5’-d(CpG)-3’, 5’-d(CpА)-3’ и 5’-d(CpT)-3’
2) Разрывы нитей двойной спирали не всегда происходят
между двумя соседними парами оснований
3) На характер расщепления влияет связывание лигандов с
молекулой ДНК .
Был создан пакет программ (метод молекулярной динамики),
позволяющий проводить моделирование реакции ДНК на
внешние воздействия
Публикации
•
1. Нечипуренко Ю.Д., Полозов Р.В., Нечипуренко Д.Ю., Ильичева И.А.,
Воробьев Е.А., Гроховский С.Л. и Гурский Г.В. Математические модели
регуляции экспрессии генов: механические возмущения структуры
ДНК. // Математика. Компьютер. Образование: Сб. научных трудов.
Том.2 / Под ред. Г.Ю.Ризниченко. - М.-Ижевск: НИЦ "Регулярная и
хаотическая динамика". 2006, С. 392-402.
•
2. Nechipurenko Yu.D., Nechipurenko D.Yu., Polozov R.V., Grokhovsky
S.L., Gursky G.V. DNA-based nanostructures: changes of Mechanical
properties of DNA upon ligand binding. In: Nanomaterials for Application
in Medicine and Biology, 2007. Springer, printed in the Netherlands.
•
3. Гроховский С.Л., Ильичева И.А., Нечипуренко Д.Ю., Панченко Л.А.,
Полозов Р.В., Нечипуренко Ю.Д. Локальные неоднородности
структуры и динамики двухспиральной ДНК: исследование при
помощи ультразвука. Биофизика, в печати.
Благодарности
С.Л. Гроховскому,
И.А. Ильичевой,
Р.В. Полозову,
Ю.Д. Нечипуренко,
Н.Г. Есиповой,
Г.В. Гурскому,
А.Ю. Зайцеву.
Схема экспериментальной установки
Разрыв фосфодиэфирной связи
Экспериментальные данные по
растяжению единичных молекул ДНК
Полученная зависимость
растяжения ДНК от приложенной
внешней силы
Образование микроструи
Корреляция взаимодействий с
конформациями пар оснований
Распространение энергии
деформации вдоль струны
0,02
E(x,t)
Начальный этап
распространения
энергии
деформации
0,016
0,012
0,008
0,004
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
X
Энергетический
профиль в
момент
достижения
неоднородности
0,02
E(x,t3)
0,016
0,012
0,008
0,004
0
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
X
1