Гиперхромность - Hyperchromicity

Кривая плавления нуклеиновой кислоты, показывающая гиперхромность как функцию температуры

Гиперхромность увеличение поглощение (оптическая плотность) материала. Самый известный пример - гиперхромность ДНК это происходит, когда дуплекс ДНК денатурируется.[1] В УФ абсорбция увеличивается, когда два одиночных ДНК нити разделяются либо нагреванием, либо добавлением денатуранта, либо путем увеличения pH уровень. Напротив, уменьшение оптической плотности называется гипохромность.

Гиперхромность денатурации ДНК

Тепловая денатурация ДНК, также называемая таяние, заставляет структуру двойной спирали раскручиваться с образованием одноцепочечной ДНК. Когда ДНК в растворе нагревается выше температуры плавления (обычно более 80 ° C), двухцепочечная ДНК раскручивается с образованием одноцепочечной ДНК. Основания становятся разложенными и, таким образом, могут поглощать больше света. В своем естественном состоянии основания ДНК поглощают свет в диапазоне длин волн 260 нм. Когда основания становятся разложенными, длина волны максимального поглощения не изменяется, но поглощаемое количество увеличивается на 37%. Двухцепочечная цепь ДНК, диссоциирующая на две одноцепочечные цепи, дает резкий кооперативный переход.

Гиперхромность можно использовать для отслеживания состояния ДНК при изменении температуры. Температура перехода / плавления (Тм) - это температура, при которой поглощение УФ-света составляет 50% между максимумом и минимумом, т. е. когда 50% ДНК денатурировано. Десятикратное увеличение концентрации одновалентных катионов увеличивает температуру на 16,6 ° C.

В гиперхромный эффект это поразительное увеличение поглощения ДНК при денатурации. Две цепи ДНК связаны друг с другом в основном за счет взаимодействия стэкинга, водородных связей и гидрофобный эффект между дополнительными основаниями. Водородная связь ограничивает резонанс ароматического кольца, поэтому поглощение образца также ограничено. Когда двойную спираль ДНК обрабатывают денатурированными агентами, сила взаимодействия, удерживающая двойную спиральную структуру, нарушается. Затем двойная спираль разделяется на две одинарные нити, которые находятся в произвольно свернутой конформации. В это время взаимодействие база-база будет уменьшено, увеличивая УФ поглощение раствора ДНК, поскольку многие основания находятся в свободной форме и не образуют водородных связей с дополнительными основаниями. В результате поглощение для одноцепочечной ДНК будет на 37% выше, чем для двухцепочечной ДНК при той же концентрации.

Рекомендации

  1. ^ Акерман, Меган М .; Ричкарди, Кристофер; Вайс, Дэвид; Чант, Алан; Кремер-Чант, Кристина М. (2016). «Анализ гиперхромности, вызванной экзонуклеазой, с помощью УФ-спектроскопии: лабораторный эксперимент бакалавриата по биохимии». Журнал химического образования. 93 (12): 2089–2095. Дои:10.1021 / acs.jchemed.6b00095.