Определение модельных констант при вычислении температуры плавления ДНК
Автор: Курочкин В.Е., Белов Дмитрий Анатольевич, Белов Ю.В., Зубик А.Н.
Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie
Рубрика: Приборостроение физико-химической биологии
Статья в выпуске: 2 т.30, 2020 года.
Бесплатный доступ
В настоящей статье описаны факторы, влияющие на величину определяемой температуры плавления ДНК T m, оценена степень их влияния. Выполнен обзор существующих моделей для вычисления температуры плавления ДНК, выявлено значительное расхождение результатов применения моделей и экспериментальных данных. Предложено применение упрощенных моделей, учитывающих зависимость температуры T m от некоторых факторов при неизменных иных факторах. В качестве примера приведена упрощенная модель, учитывающая зависимость от длины фрагмента ДНК и содержания GC-пар нуклеотидов. Описана методика определения модельных констант для вычисления температуры плавления ДНК на основе анализа результатов экспериментов и данных из известных литературных источников. Отклонение температуры плавления T m при использовании модели, уточненной по экспериментальным данным, не превышает 0.29 °C, значение СКО составляет 0.13 °C.
Анализатор нуклеиновых кислот, пцр в реальном времени, температура плавления днк
Короткий адрес: https://sciup.org/142223740
IDR: 142223740 | DOI: 10.18358/np-30-2-i1016
Список литературы Определение модельных констант при вычислении температуры плавления ДНК
- Chargaff E., Lipshitz R., Green C., Hodes M.E. The composition of the desoxyribonucleic acid of salmon sperm // J. Biol. Chem. 1951. Vol. 192. P. 223-230. PMID ISBN: 14917668
- Веденов А.А., Дыхне А.М., Франк-Каменецкий М.Д. Переход спираль-клубок в ДНК // Успехи физических наук. 1971. Т. 105, № 11. С. 479-519. DOI: 10.3367/UFNr.0105.197111d.0479
- Wartell R.M., Benight A.S. Thermal denaturation of DNA molecules: A comparison of theory with experiment // Physics Reports. 1985. Vol. 126. P. 67-107. DOI: 10.1016/0370-1573(85)90060-2
- Rice S.A., Doty P. The Thermal Denaturation of Deoxyribose Nucleic Acid // Journal of American Chemical Society. 1957. Vol. 79. P. 3937-3947. DOI: 10.1021/ja01572a001
- Wittwer C.T., Herrmann M.G., Moss A.A., Rasmussen R.P. Continuous fluorescence monitoring of rapid cycle DNA amplification // Biotechniques. 1997. Vol. 22. P. 134-138. DOI: 10.2144/97221bi01
- Marmur J., Doty P. Heterogeneity in Deoxyribonucleic Acids: I. Dependence on Composition of the Configurational Stability of Deoxyribonucleic Acids // Nature. 1959. Vol. 183, no. 4673. P. 1427-1429.
- DOI: 10.1038/1831427a0
- Marmur J., Doty P. Determination of the base composition of deoxyribonucleic acid from its thermal denaturation temperature // Journal of Molecular Biology. 1962. Vol. 5, no. 1. P. 109-118.
- DOI: 10.1016/s0022-2836(62)80066-7
- Porschke D. Cooperative non-enzymic base recognition II. Thermodynamics of the helix-coil transition of oligoadenylic + oligouridylic acids // Biopolymers. 1971. Vol. 10. P. 1989-2013.
- DOI: 10.1002/bip.360101016
- Blake R.D. Cooperative lengths of DNA during melting // Biopolymers. 1987. Vol. 26. P. 1063-1074.
- DOI: 10.1002/bip.360260706
- Breslauer K.J., Frank R., Blocker H., Marky L.A. Predicting DNA duplex stability from the base sequence // Proc Natl Acad Sci USA. 1986. Vol. 83. P. 3746-3750.
- DOI: 10.1073/pnas.83.11.3746
- Owczarzy R., You Y., Moreira B.G., Manthey J.A., Huang L., et al. Effects of sodium ions on DNA duplex oligomers: improved predictions of melting temperatures // Biochemistry. 2004. Vol. 43. P. 3537-3554.
- DOI: 10.1021/bi034621r
- Календарь Р.Н., Сиволап Ю.М. Полимеразная цепная реакция с произвольными праймерами // Биополимеры и клетка. 1995. Т. 11, № 3-4. С. 55-65. URL: http://www.biopolymers.org.ua/pdf/ru/11/3/055/biopolym.cell-1995-11-3-055-ru.pdf
- DNA.UTAH.EDU Software Methods and Equations. URL: https://www.DNA.UTAH.edu/tm/tool.html
- Blake R.D., Delcourt S.G. Thermodynamic effects of formamide on DNA stability // Nucleic Acids Res. 1996. Vol. 24, no. 11. P. 2095-2103.
- DOI: 10.1093/nar/24.11.2095
- Privalov P.L., Ptitsyn O.B., Birshtein T.M. Determination of stability of the DNA double helix in an aqueous medium // Biopolymers. 1969. Vol. 8, no.5. P. 559-571.
- DOI: 10.1002/bip.1969.360080502
- Gudnason H., Dufva M., Bang D.D., Wolff A. Comparison of multiple DNA dyes for real-time PCR: effects of dye concentration and sequence composition on DNA amplification and melting temperature // Nucleic Acids Res. 2007. Vol. 35, no. 19. e127.
- DOI: 10.1093/nar/gkm671
- Сочивко Д.Г., Варламов Д.А., Федоров А.А., Курочкин В.Е. Метод бесконтактного измерения температуры в реакторах полимеразной цепной реакции // Письма в ЖТФ. 2016. Т. 42, вып. 7. С. 53-58. URL: http://journals.ioffe.ru/articles/viewPDF/43031
- Ломзов А.А., Пышный Д.В. Расчет температуры плавления нативных и модифицированных комплексов ДНК при различных концентрациях катионов металлов с помощью расширенной модели конденсации противоионов // Вестник НГУ. Серия: Физика. 2008. Т. 3, № 2. С. 61-75. URL: https://lib.nsu.ru/xmlui/handle/nsu/3282
- Vologodskii A., Frank-Kamenetskii M.D. DNA melting and energetics of the double helix // Physics of Life Reviews. 2018. Vol. 25. P. 1-21.
- DOI: 10.1016/j.plrev.2017.11.012
- Мудров А.Е. Численные методы для ПЭВМ на языках Бейсик, Фортран и Паскаль. Томск: МП "РАСКО", 1991. 272 с.
- Лизунова Н.А., Шкроба С.П. Матрицы и системы линейных уравнений. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 171 с.
- Белов Д.А., Белов Ю.В., Широкорад А.Л. Разработка экспериментальной версии программного обеспечения на основе новой методики определения температуры плавления ДНК // Научное приборостроение. 2018. Т. 28, № 2. С. 11-19. URL: http://iairas.ru/mag/2018/abst2.php#abst2
