Зеркальные болезни. Рак, диабет, шизофрения, аллергия | страница 105

Фазы двухцепочной ДНК и их параметры

Например, для фрагмента ДНК в 147 пар нуклеотидов она составляет около 170 мг/мл, а при размере 437 пар нуклеотидов — 90 мг/мл. Величина критической концентрации прямо пропорциональна ионной силе раствора и практически не зависит от его температуры в пределах от 20 до 60 °C.

Рис. 17. Текстура тонкого слоя холестерической фазы, образованной двух-цепочечными молекулами ДНК. Изображение в поляризованном свете (данные С. Г. Скуридина).

Молекулы ДНК в образующейся фазе упаковываются таким способом, что в ее структуре можно выделить «слои» из соседних молекул, причем вследствие присущей молекулам ДНК анизотропии (геометрической и оптической) соседние слои повернуты относительно друг друга на небольшой угол. В результате, для возникающей жидкокристаллической фазы характерна спиральная закрутка пространственной структуры; такая фаза носит название «холестерической». Именно в силу спиральной закрутки слоев холестерическая фаза обладает текстурой «отпечатков пальцев» (рис. 17). Называют такую структуру «миелиновыми фигурами». Подобный тип построения позволяет данной матрице играть роль «подложки» (адгезивной поверхности), а белку — клеток-доменов при их самоорганизации. Это идеальное воплощение содружества пары Инь — Ян поверхностей. Это утверждение не противоречит и диссимметричной конструкции Живого вещества. ДНК — положительное двойное, белки — отрицательное двойное лучепреломление. Именно поэтому анизотропия является их самым основным свойством. Поэтому поломка этого оптического механизма и вызывает рак.

Интересен вопрос о направлении закрутки пространственной структуры холестерической фазы двухцепочечных молекул ДНК. Прямые измерения оптических свойств концентрированных растворов ДНК при помощи т. н. клина Гранжана-Кано показали, что при концентрации около 200 мг/мл правоспиральные двухцепочечные молекулы ДНК формируют холестерик, в котором соседние слои закручены влево. Обычно говорят, что правые молекулы ДНК образуют холестерик с левой закруткой пространственной структуры. Отметим, что параметры вторичной структуры спиральной молекулы ДНК (расстояние между парами оснований и их ориентация относительно осей молекулы ДНК) практически не меняются при возникновении жидкокристаллической фазы. Величина шага спиральной закрутки холестерика из молекул ДНК увеличивается по мере роста концентрации ДНК, т. е. при переходе от холестерической к гексагональной фазе происходит раскрутка пространственной структуры холестерической фазы ДНК, но не спирали ДНК. Анизотропные свойства молекул ДНК обеспечивают формирование холестерической упаковки, наблюдаемой экспериментально. Таким образом доказано, что жесткие двухцепочечные молекулы ДНК в процессе межмолекулярной конденсации образуют упорядоченные жидкокристаллические и кристаллические фазы. Их еще можно назвать нанокристаллами. На общее пространственное положение сложных молекул в Живом веществе непосредственное влияние оказывают как внутренние, так и внешние наведенные магнитные поля. Ионы парамагнитных металлов Fe, Со, Ni, Cu, Mn являются распространенными в биологических системах парамагнитными частицами, входящими в состав энзимов. Парамагнитными частицами могут быть атомы и молекулы, как правило, с нечётным числом электронов (например, атомы азота и водорода, молекулы N0); радикалы свободные (например, СН); ионы с частично заполненными внутренними электронными оболочками (например, ионы переходных элементов); центры окраски (!) и т. д. Локальное поле, действующее на парамагнитную частицу, складывается из внешнего поля, внутреннего поля и поля, создаваемого диполями (магнитными моментами) соседних парамагнитных частиц. Как магнитное поле влияет на упаковку молекул ДНК и белков? На этот вопрос необходимо срочно дать ответ ввиду того, что оно играет не последнюю роль в развитии ракового процесса, передаче наследственной и иной информации. В клетках высших организмов, где молекулы ДНК связаны с гистонами и другими белками, реализуется другой способ упаковки ДНК. По аналогии с жидкокристаллической дисперсией ДНК можно предположить, что белки, входящие в состав хроматина, играют роль диэлектрической среды, влияющей на способ упаковки молекул ДНК. Кроме того, взаимодействие ДНК с гистоновыми и другими белками приводит к возникновению структур, называемых нуклеосомами. В фибриллах, образуемых нуклеосомами, молекулы ДНК упаковываются в более сложную спиральную структуру, свойства которой заметно отличаются от свойств структуры, наблюдаемой в концентрированном растворе. Такая структура может включать упорядоченные и неупорядоченные элементы, а также «петли». Таким образом, в клетках высших организмов может существовать иерархия структур, определяемая не только содержанием и свойствами белков, но и пространственными особенностями нуклеосом. Эти структуры можно еще назвать местом максимальной концентрации диссимметрии и анизотропии. С переходом между этими иерархическими структурами связана реализация генетической информации в организмах. Тем не менее внутреннее (фазовое) поведение ДНК и в этом случае аналогично поведению жидкокристаллической фазы, поскольку определяется стремлением молекул ДНК к упорядоченной упаковке. Изучение свойств изолированных молекул ДНК на свойства конденсированных молекул ДНК в составе биологических объектов дает очень перспективное направление в диагностике и лечении заболеваний и, самое главное, рака. Следовательно, мутации генов это только небольшая часть злокачественного процесса. Онкологу простительно не видеть сложности там, где она не очевидна, и не знать, что для понимания теории трансформации мало понимания материалистической стороны вопроса.