Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Օղակային գործոնը նուկլեինաթթուների կոնֆորմացիոն անցումներում

Հայրապետյան, Գոռ Նորայրի (2013) Օղակային գործոնը նուկլեինաթթուների կոնֆորմացիոն անցումներում. PhD thesis, Երևանի Մխիթար Հերացու անվան պետական բժշկական համալսարան.

[img]
Preview
PDF (Abstract)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (926Kb) | Preview

    Abstract

    Одной из основных задач физики макромолекул является определение физических закономерностей строения и биологической функции одно- и двунитевых нуклеиновых кислот. Общеизвестно, что биологическая функция биополимеров определяется их пространственной структурой. В связи с этим важным является определение основных факторов и закономерностей, влияющих на конформации и конформационные переходы. Одним из таких факторов является образование вторичной струкуры нуклеиновых кислот и возникновение длинных петель на участках, свободных от образование Уотсон-Криковских пар оснований. Кроме того, остается ряд открытых вопросов, связанных с влиянием гетерогенной последовательности нуклеотидов на структуру и конформационые переходы в нуклеиновых кислотах. Исследование данных вопросов представляет интерес также и с точки зрения биоинформатики. Алгоритмы расчета термодинамических параметров и предсказания оптимальной вторичной структуры однонитевой РНК в настоящее время широко используются в биологических исследованиях. Правильный учет энропии образования петель и гетерогенности последовательности существенно улучшит существующие алгоритмы и будет способствовать разработке новых подходов к данной проблеме. В свете изложенного, актуальность настоящей работы определяется разработкой новых подходов к исследованию конформационной энтропии петель и эффектов нуклеотидной последовательности. Հանգուցային բառեր. ԴՆԹ, ՌՆԹ, պատահական թափառումներ, օղակային գործոն, պարույր կծիկ անցումներ, սահմանափակ թրծման մեթոդ: Ատենախոսությունը նվիրված է կառուցվածքային անցումների հետազոտությանը նուկլեինաթթուներում՝ երկար օղակների ձևավորուման էնտրոպիայի հաշվառմամբ: Աշխատանքի գիտական նորույթը երկպարույր ԴՆԹ-ի հալման մոդելի կառուցումն է՝ առանց երկար օղակների ձևավորուման էնրոպիայի վերաբերյալ որևէ նախնական ենթադրության: Օղակի վիճակագրական կշռի անալիտիկ կախումը հաշվարկված է առաջարկված տեսության հիման վրա, այլ ոչ թե ընտրված է ֆիզիկական դատողություններից: Բացի այդ, ուսումնասիրված է հաջորդականության հետերոգենության ազդեցությունը միաշղթա ՌՆԹ-ի թերմոդինամիկայի վրա: Օղակային գործոնի դերը պարույր-կծիկ անցումներում ուսումնասիրելու նապատակով ԴՆԹ-ն ներկայացվել է քառակուսի վանդակի վրա երկչափ պատահական թափառուներ տեսքով: Այսպիսի ներկայացումը թույլ է տալիս խուսափել հանգույցերի առաջացումից և օղակային գործոնի համար տալիս է c=1 արժեքը՝ հաշվարկված պատահական թափառումների տեսության հիման վրա: Ստացվել են պարույր-կծիկ անցման այնպիսի բնութագրերի ջերմաստիճանային կախվածությունները ինչպիսիք են ազատ էներգիան, պարուրության աստիճանը, կոռելյացիոն երկարությունը և կոռելյացիոն ֆունկցիան: ԴՆԹ-ի դենատուրացիայի ժամանակ օղակային գործոնի c=1 արժեքի դեպքում առկա է անվերջ կարգի փուլային անցում: Փուլային անցումը տեղի է ունենում գրեթե հալման պրոցեսի վերջում, երբ պարուրության աստիճանը ընդունում է փոքր արժեքներ: Փուլային անցման ջերմաստիճանից բարձր ջերմաստիճանների դեպքում պարուրության աստիճանը նույնաբար հավասար է զրոյի: Կրիտիկական ջերմաստիճանի շրջակայքում կոռելյացիոն երկարությունը տարամիտում է, իչպես լինում է երկրորդ կարգի փուլային անցումների դեպքում, սակայն ֆլուկտուացիաների լայնույթը ձգտում է զրոյի: Այսինքն փոքր բայց շարունակական ֆլուկտուացիներ բնորոշ կլինեն սահմանափակ երկարությամբ շղթաներին: Անվերջ կարգի փուլային անցման գոյությունը: ԴՆԹ-ում ցույց է տրվել առաջին անգամ: Key words: DNA, RNA, random walks, loop factor, helix-coil transitions, constrained annealing approach. The dissertation is devoted to investigation of structural transitions in nucleic acids, taking into account the entropy of long loops formation. The scientific novelty consists in constructing a model of melting of the DNA double helix, without resorting to any prior assumptions about the entropy of long loop formation. Analytical dependence of the loop statistical weight is calculated based on the proposed theory, and not chosen from physical considerations. Besides, the effect of sequence heterogeneity on the single-stranded RNA thermodynamics is addressed. To study the role of loop factor in helix-coil transitions, we represented double-stranded DNA as a two-dimensional random walk on square lattice. This representation allows to avoid knot formation and gives value of the loop factor c=1, calculated on the basis of random walk theory. Temperature dependence of such characteristics of the helix-coil transition as the free energy, helicity degree, correlation length and correlation function was obtained. A phase transition of infinite order takes place for the loop factor value c=1 during denaturation of DNA double helix. The phase transition occurs almost in the end of the melting process where helicity degree has small values. Above the phase transition temperature helicity degree is zero. Near the critical temperature, the correlation length diverges, as it occurs during the phase transition of second order, whereas the amplitude of fluctuations tends to zero. Thus small but extended fluctuations should take place for the chains with finite length. The existence of an infinite order phase transition in melting of double-stranded DNA was shown for the first time. The comparison with the results obtained in the framework of the Poland and Scheraga model was performed.

    Item Type: Thesis (PhD)
    Additional Information: Օղակային գործոնը նուկլեինաթթուների կոնֆորմացիոն անցումներում: Loop factor in conformational transitions of nucleic acids.
    Uncontrolled Keywords: Հայրապետյան Գոռ Նորայրի, Hayrapetyan Gor Norayr
    Subjects: Physics
    Divisions: UNSPECIFIED
    Depositing User: NLA Circ. Dpt.
    Date Deposited: 16 Mar 2017 09:58
    Last Modified: 16 Mar 2017 09:58
    URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/4290

    Actions (login required)

    View Item