Дослідження особливостей в структурі нуклеїнових кислот, що виникають внаслідок дії іонізуючого опромінення, канцерогенних процесів та після застосування протипухлинних препаратів методами ІЧ-фур"є-, SEIRA- та УФ-спектроскопії поглинання та відбивання.
Аннотация к работе
Харківський національний університет ім. Структурні особливості нуклеїнових кислот з опромінених та пухлинних тканинМетодами ІЧ-фурє-спектроскопії поглинання та відбивання , SEIRA-спектроскопії та УФ-спектроскопії досліджено особливості в структурі нуклеїнових кислот, що виникають внаслідок дії іонізуючого опромінення, канцерогенних процесів та після застосування протипухлинних препаратів. Запропоновано нову методику підсиленого металевою поверхнею інфрачервоного поглинання для реєстрації ІЧ-спектрів нуклеїнових кислот, доведено високу чутливість даного методу, а також правомірність його використання для спектроскопічних досліджень біологічних обєктів. Виявлено, що у випадку дії слабких доз іонізуючого опромінення (1-50 СГР) виникають пошкодження вторинної структури, що полягають у перерозподілі сітки водневих звязків, розупорядкуванні в структурі, ослабленні звязків та появі потенційних місць розривів, тоді як виплив сильних доз опромінення призводить до розривів цукрово-фосфатного остову та можливої зміни конформації окремих ділянок ДНК. Показано спектроскопічні прояви відмінностей в структурі РНК з пухлинних тканин різного ступеня злоякісності, а також в структурі ДНК з чутливих та резистентних штамів пухлин. Досліджено вплив протипухлинних препаратів на структуру ДНК з різних штамів пухлинних тканин.Аналіз інфрачервоних (ІЧ) спектрів поглинання нуклеїнових кислот з різних штамів пухлинних тканин, а також на різних стадіях розвитку пухлини, дозволить глибше зрозуміти процеси, що відбуваються в клітині внаслідок її злоякісної трансформації, а отже і вказати новий напрямок в пошуку методик лікування. Метою даної дисертаційної роботи було дослідження характерних особливостей у структурі нуклеїнових кислот, що виникають внаслідок дії різних зовнішніх чинників, зокрема іонізуючого радіаційного опромінення, канцерогенних процесів у клітині, а також в результаті взаємодії з протипухлинними препаратами. 2) комплексні дослідження ДНК з тканин експериментальних тварин, що перебували під дією слабких доз іонізуючого радіаційного опромінення в Чорнобильській зоні відчуження протягом тривалого часу за допомогою ІЧ-, УФ-спектроскопії та аналізу спектрів ІЧ-поглинання за допомогою алгоритму нейронних мереж; Предметом дослідження були особливості молекулярної структури нуклеїнових кислот з пухлинних і опромінених тканин, а також характер взаємодії протипухлинних препаратів з ДНК чутливих і резистентних штамів пухлинних тканин. Для досягнення поставленої мети були застосовані наступні методи дослідження: ІЧ-фурє-спектроскопія поглинання та відбивання; спектроскопія підсиленого металевою поверхнею інфрачервоного поглинання (SEIRA-Surface enhanced infrared absorption); ультрафіолетова (УФ) спектроскопія в діапазоні температур 35-80°С для побудови кривих плавлення ДНК, а також для перевірки чистоти препаратів нуклеїнових кислот та для розрахунку концентрацій розчинів нуклеїнових кислот; алгоритм нейронних мереж для розпізнавання спектрів ІЧ-поглинання ДНК з опромінених тканин; аналіз спектрів за допомогою розкладу контуру на компоненти за алгоритмом Левенберга-Марквардта; гель-електрофорез; мікроскопія атомних сил для встановлення величини шорсткості поверхні золота.Ґрунтуючись на літературних даних, проведено віднесення смуг поглинання в ІЧ-спектрах нуклеїнових кислот до коливань певних молекулярних груп, а також визначено ряд коливань в області поглинання основ та цукрів, що можуть бути маркерами конформаційних станів нуклеїнових кислот. Результати свідчать про те, що внаслідок використання методу SEIRA для дослідження ІЧ-поглинання нуклеїнових кислот не спостерігається деформації контуру смуг поглинання, порівняно зі спектром на нейтральній підкладці CAF2 (рис. Для аналізу спектрів поглинання ДНК з тканин тварин, що перебували під впливом слабких доз опромінення, а також спектрів РНК з пухлинних тканин на різних стадіях злоякісності був застосований метод розпізнавання зображення за допомогою нейронних мереж на основі алгоритму Кохонена. В області валентних коливань ОН, NH та CH молекулярних груп (3700 - 2800 см-1) в усіх опромінених зразках, порівняно з контролем, зареєстровано зменшення інтегральної інтенсивності валентних коливань молекулярних груп ОН, повязаних сильними водневими звязками, та зростання вкладу слабо водневозвязаних ОН разом зі збільшенням інтенсивності валентних коливань водневозвязаних молекулярних груп NH. Для зразка контрольної та опроміненої з дозою 2 Гр ДНК спостерігається чітке плече на частоті близько 1706 см-1 (С=О тиміну), що є маркером А-конформації ДНК і свідчить про збереження спіральної структури, тоді як для зразків 20 і 200 Гр інтенсивність цього плеча різко зменшується.Методом інфрачервоної коливальної фурє-спектроскопії виявлено ряд спектральних проявів структурних пошкоджень нуклеїнових кислот, що виникають у результаті дії радіаційного опромінення, канцерогенних процесів, а також при застосуванні протипухлинних препаратів.