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Infrarotspektroskopie und kernmagnetische Resonanz in der Nucleinsäureforschung

 

作者: Hartmut Fritzsche,  

 

期刊: Zeitschrift für Chemie  (WILEY Available online 1972)
卷期: Volume 12, issue 1  

页码: 1-18

 

ISSN:0044-2402

 

年代: 1972

 

DOI:10.1002/zfch.19720120102

 

出版商: Wiley‐VCH Verlag GmbH&Co. KGaA

 

数据来源: WILEY

 

摘要:

AbstractEs wird ein Überblick über eigene Untersuchungsergebnisse gegeben, die durch den Einsatz von IR‐ und NMR‐Spektroskopie in der Nucleinsäureforschung erzielt wurden. Ausgangspunkt war die Analyse der IR‐Spektren von DNS aus verschiedenen Mikroorganismen, wodurch die Zuordnung einer Reihe von Infrarotabsorptionsmaxima zu bestimmten Basen der DNS möglich wurde. Daraus ließ sich eine verlustfreie Schnellmethode zur quantitativen Bestimmung der DNS‐Basenzusammensetzung entwickeln, die sich auch im praktischen Einsatz bewahrt hat. Weiterhin ermöglichen diese Untersuchungen eine basenspezifische Lokalisation von Wechselwirkungen mit DNS. Die langsam austauschenden Protonen der DNS konnten infrarotspektroskopisch eindeutig als am C‐8 der Purinbasen gebunden identifiziert werden. Es wurde ein Wasserstoffisotopenaustauschschema der DNS aufgestellt, wonach die H‐Atome in vier Klassen eingeteilt werden können.Die Infrarotspektroskopie kann die thermische Denaturierung der DNS im hochkonzentrierten, gelartigen Zustand (mit weitgehender Angleichung an den Zustand der DNSin vivo) quantitativ verfolgen. Der “Schmelzpunkt” der DNS ist auch unter diesen Bedingungen linear mit dem Anteil an (G + C)‐Basenpaaren der DNS korreliert. Die thermische Denaturierung scheint hierbei für DNS aus höheren Organismen in größerem Maß reversibel zu sein als in verdünnten Lösungen. Die Säuredenaturierung der DNS führt auch bei der Fixierung an eine Unterlage zu einer völligen Aufhebung der Basenstapelung.Durch Kombination von NMR‐ und IR‐Spektroskopie können die Bindungsstellen paramagnetischer divalenter Metallionen in der DNS ermittelt werden. Diese Ergebnisse führten zusammen mit den Resultaten anderer Meßmethoden zur Aufstellung eines Modells für den Wechselwirkungsmechanismus zwischen DNS und Cu2+. Eine stärkere und ortsspezifische Bindung des Mn2+an die Purinbasen erfolgt nach den NMR‐Spektren bei den Nucleotiden, aber nicht bei den Nucleosiden; offensichtlich begünstigt eine Fixierung des Mn2+an den Phosphatrest die Wechselwirkung mit dem Purinringsystem.Aus der Temperaturabhängigkeit des NMR‐Spektrums konnte eine Rotationsbehinderung der Aminogruppe in 5‐Halogendesoxycytidinen abgeleitet werden.Tieftemperatur‐IR‐Spektren von Basenpaarmodellen der DNS konnten einen Protonentransfer über das Wasserstoffbrückensystem der komplementären Basen hinweg ausschließen.Abschließend wird eine kurze Übersicht über wesentliche Fortschritts in der Nucleinsäureforschung durch Anwendung der IR‐ oder NMR‐Spektroskopie und ein Ausblick auf die sich durch die technische Weiterentwicklung abzeichnenden weiter

 

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