Материалы портала «Научная Россия»

Наночастицы золота нарушают пространственную структуру ДНК?

Наночастицы золота нарушают пространственную структуру ДНК?
Исследования российских учёных показывают, что наночастицы золота могут нарушать структуру генетического аппарата

Как известно, наночастицы золота применяют в медицине, например при терапии злокачественных опухолей и лечении токсоплазмоза. Однако абсолютная безопасность наночастиц не доказана: нельзя исключить, что они обладают мутагенным или генотоксическим действием. Учёные из Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН и Института теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН на модели жидкокристаллических дисперсий ДНК обнаружили, что наночастицы золота всё же нарушают структуру генетического аппарата. Об этом пишет портал «Наука и технологии России».

Свойства наночастиц металлов и окислов металлов заметно отличаются от свойств, характерных для «массивного» образца исходного материала, поэтому их постоянно тестируют на токсичность и мутагенность. Золото здесь не исключение. Первые предположения о том, что наночастицы золота малого размера могут воздействовать на генетический аппарат, в частности нарушать образование мужских половых клеток, высказали учёные Университета Чулалонгкорна (Таиланд) в статье, опубликованной в журнале Fertility and Sterility в 2009 году. Но вопрос о том, носит ли этот эффект универсальный характер, то есть относится ли к генетическому аппарату в целом, а не охватывает только специализированные клетки, остаётся без ответа. Неопределённость связана ещё и с отсутствием разумной биологической модели, позволяющей однозначно детектировать этот эффект.

Группа учёных из Института молекулярной биологии и Института теоретической физики предложила использовать в качестве такой модели частицы жидкокристаллических дисперсий ДНК.

«Они лучше всего моделируют генетический аппарат простейших клеток в том плане, что по ним можно обнаружить эффект действия на него наночастиц золота. И мы этот эффект увидели», – пояснил заведующий лабораторией конденсированного состояния нуклеиновых кислот ИБХ РАН, профессор Юрий Евдокимов.

Для своего эксперимента учёные получили дисперсию жидкокристаллических частиц двухцепочечных ДНК в водно-солевом растворе, содержащем полиэтиленгликоль. В каждой частице такой дисперсии соседние молекулы ДНК уложены слоями. Причём каждый последующий слой повёрнут на определённый угол по отношению к предыдущему, поскольку молекула ДНК имеет спиральную структуру. Такие слои называются квазинематическими. Между соседними молекулами в слое существует «свободное» пространство шириной от 2,5 до 5 нм в зависимости от свойств раствора. Поворот слоёв приводит к формированию пространственно закрученной структуры частиц дисперсии, что легко определить по их оптической активности. Если химически или биологически активные соединения взаимодействуют с двухцепочечными молекулами ДНК в частицах дисперсии, оптическая активность определённым образом меняется.

Учёные исследовали взаимодействие наночастиц золота размером 2,5 и 15 нм с частицами жидкокристаллических дисперсий ДНК и пришли к выводу, что в зависимости от размеров наночастицы золота связываются молекулами ДНК по-разному. Во-первых, наночастицы любого размера образуют комплексы с «поверхностными» молекулами ДНК, при этом самые мелкие частицы могут располагаться в бороздках этих «поверхностных» молекул. Во-вторых, наночастицы золота, размер которых сопоставим с расстоянием между молекулами ДНК в квазинематических слоях жидкокристаллической частицы, могут проникать внутрь слоёв и взаимодействовать с молекулами ДНК. При этом они образуют линейные кластеры в «свободном» пространстве между соседними молекулами ДНК. Сочетание этих взаимодействий приводит к тому, что спиральная, пространственно закрученная структура частицы жидкокристаллической дисперсии ДНК исчезает и соседние слои лежат просто параллельно друг другу.

Учёные предположили, что наночастицы золота малого размера аналогичным образом действуют и на биологические объекты, в том числе вирусы и спермии, нарушая пространственную упаковку их ДНК, что может сопровождаться генетическими последствиями. Однако с окончательными выводами они не спешат.

«Мы очень осторожно говорим о том, что обнаруженный нами эффект может иметь отношение к мутагенности и генотоксичности, – отметил Юрий Евдокимов. – Это мы проверяем в настоящее время».

Источник: www.strf.ru

золото институт молекулярной биологии имени энгельгардта институт теоретической физики имени ландау молекулярная биология наночастицы

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий