Как растворить ДНК в органических растворителях

Перенос генетической информации — уже сам по себе работа исключительной важности, а кроме того, молекулы ДНК оказались ещё и очень полезными инструментами в нанотехнологиях. А вообще способности ДНК кажутся просто безграничными. Судите сами. Помимо своей исключительной генетической роли, эта биологическая молекула может быть использована при конструировании молекулярных машин. Структуры, называемые ДНК-зимами, катализируют определённые химические реакции. И так далее. Правда, всё это скорее в теории.

Дело в том, что невозможность растворить ДНК в чём-либо, кроме воды, сильно затрудняет прогресс и ограничивает возможные области применения этой биомолекулы. Однако сотрудники Института физико-химических исследований RIKEN предложили способ, позволяющий растворять ДНК в широком спектре органических растворителей без разрушения её трёхмерной структуры.

Учёные обнаружили, что молекулы ДНК обретают способность растворяться во многих органических растворителях после добавления к их структуре длинных боковых цепей полиэтиленгликоля (ПЭГ). Органические растворители обычно намного менее полярны, чем вода, что не позволяет гидрофильным полярным ДНК-молекулам растворяться в них. Добавление же к одному из концов ДНК-нити неполярной ПЭГ-группы позволяет победить проблему, причём речь идёт о таких растворителях, которые обычно используются для проведения химических реакций (к примеру, метанол и 1,2-дихлорэтан). Применив технику циркулярного дихроизма, удалось показать, что наборы ПЭГ-модифицированных ДНК-структур, называемых ДНК-квадруплексами, сохраняют свою форму даже в органических растворителях.

Более того, одна из ПЭГ-модификаций структуры ДНК-квадруплекса оказалась более устойчива в органических растворителях, чем в воде. Этот результат особенно интересен, потому что позволяет утверждать приоритет силы водородных связей, которая растёт в менее полярных апротонных растворителях, над другими типами взаимодействий, ослабевающих в органических растворителях.

Всё это означает, что ДНК-молекулы должны также оставаться функциональными — например, как катализаторы. В воде ПЭГ-модифицированная версия G-квадруплекса ДНК-зима HT6 окисляет люминол до люминесцирующей формы. Когда та же молекула была растворена в органическом растворителе, появление люминесценции подтвердило функциональность ДНК-зима.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Angewandte Chemie.

Подготовлено по материалам Института физико-химических исследований RIKEN.