Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Тен Г. Н., Плаксин М. И. Применение золотых нанокластеров Au10 для блокировки образования ДНК из неканонических форм // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2025. Т. 25, вып. 2. С. 157-166. DOI: 10.18500/1817-3020-2025-25-2-157-166, EDN: TCANCU

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
30.06.2025
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 19)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Оптика и спектроскопия. Лазерная физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
543.421
DOI: 
10.18500/1817-3020-2025-25-2-157-166
EDN: 
TCANCU

Применение золотых нанокластеров Au10 для блокировки образования ДНК из неканонических форм

Авторы: 
Тен Галина Николаевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Плаксин Михаил Игоревич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Объектами исследования являются золотые нанокластеры и основания нуклеиновых кислот. Цель работы – изучить взаимодействие золотых пластинок в виде нейтральных плоских 2D кластеров (n = 10) с каноническими и редкими таутомерными формами оснований нуклеиновых кислот, а также c комплементарными парами аденин-тимин (Ade-Thy) и гуанин-цитозин (Gua-Cyt). Расчёт структуры и колебательных спектров выполнен методом DFT с использованием программы Gaussian-09. Корректность полученных результатов была апробирована на ИК спектрах оснований нуклеиновых кислот, вычисленных методами B3LYP в базисах 6-31/G(d,p) и CEP/31G. Показано, что взаимодействие кластеров золота Au10 с каноническими формами пар оснований нуклеиновых кислот происходит за счет образования водородных связей и мало влияет на структуру и энергию водородных связей, связывающих пары Ade-Thy и Gua-Cyt. Иной характер наблюдается при взаимодействии нанокластеров золота Au10 с редкими формами оснований нуклеиновых кислот: в этом случае происходит образование между ними ковалентных связей, что позволяет заблокировать или ограничить неконтролируемый процесс образования ДНК из неканонических форм.

Ключевые слова: 
кластеры золота
основания нуклеиновых кислот
канонические и редкие формы
энергия водородной и ковалентной связи
ИК спектры
Список источников: 
  1. Dykman L. A., Khlebtsov N. G. Gold Nanoparticles in Biology and Medicine: Recent Advances and Prospects // Acta Naturae. 2011. Vol. 3, № 2. P. 34−55. https://doi.org/10.32607/20758251-2011-3-2-34-56
  2. Елагин В. В., Бугрова М. Л., Горшкова Е. Н., Сергеева Е. А., Загайнова Е. В. Комплексное исследование взаимодействия золотых наностержней с раковыми клетками // Современные технологии в медицине. 2014. Т. 6, № 4. С. 26–37.
  3. Пичугина Д. А., Мажуга А. Г., Шестаков А. Ф. Наночастицы золота: получение, строение, свойства и применения // Органические и гибридные наноматериалы: тенденции и перспективы / под ред. В. Ф. Разумова, М. В. Клюева. Иваново : Ивановский государственный университет, 2013. С. 147–180.
  4. Chen J., Glaus C., Laforest R., Zhang Q., Yang M., Gidding M., Welch M. J., Xia Y. Gold nanocages as photothermal transducers for cancer treatment // Small. 2010. Vol. 6, № 7. P. 811–817. https://doi.org/10.1002/smll.200902216
  5. Schmidbaur H., Raubenheimer H. G., Dobrzańska L. The gold-hydrogen bond, Au-H, and the hydrogen bond to gold, Au…HX // Chem. Soc. Rev. 2014. Vol. 43, № 1. P. 345−380. https://doi.org/10.1039/c3cs60251f
  6. Pyykko P. Theoretical chemistry of gold. II // Inorganica Chimica Acta. 2005. Vol. 358. P. 4113–4130. https://doi.org/10.1016/j.ica.2005.06.028
  7. Häkkinen H. Ligand-protected gold nanoclusters as superatoms – insights from theory and computations // Frontiers of Nanoscience. 2012. Vol. 3, № 1. P. 129–157. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-096357-0.00004-2
  8. Pei Y., Zeng X. C. Investigating the structural evolution of thiolate protected gold clusters from first-principles // Nanoscale. 2012. Vol. 4, № 14. P. 4054–4072. http://doi.org/10.1039/c2nr30685a
  9. Шулимович Т. В., Наслузова О. И., Шор А. М., Наслузов В. А., Рубайло А. И. Квантово-химический расчет структуры и энергии нуклеации наноразмерных кластеров золота на поверхности α-Al2O3(0001) // Журнал Сибирского федерального университета. Химия. 2008. Т. 1, № 1. С. 71−79.
  10. Jamshidi Z., Farhangian H., Tehrani Z. A. Glucose interaction with Au, Ag, and Cu clusters: Theoretical investigation // Int. J. of Quant. Chem. 2013. Vol. 113, № 8. P. 1062−1070. https://doi.org/10.1002/qua.24122
  11. Saenger W. Principles of nucleic acid structure. New York : Springer-Verlag, 1984. 556 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-5190-3
  12. Ten G. N., Nechaev V. V., Pankratov A. N., Baranov V. I. Hydrogen bonding effect on the structure and vibrational spectra of complementary pairs of nucleic acid bases. I. Adenine-Uracil // J. Struct. Chem. 2010. Vol. 51, № 3. P. 453−462. https://doi.org/10.1007/s10947-010-0067-2
  13. Nowak M. J., Lapinski L., Fulara J. Matrix isolation studies of cytosine: The separation of the infrared spectra of cytosine tautomers // Spectrochim. Acta. 1989. Vol. 45 A, № 2. P. 229–242. https://doi.org/10.1016/0584-8539(89)80129-1
  14. Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., Scuseria G. E., Robb M. A., Cheeseman J. R., Scalmani G., Barone V., Mennucci B., Petersson G. A., Nakatsuji H., Caricato M., Li X., Hratchian H. P., Izmaylov A. F., Bloino J., Zheng G., Sonnenberg J. L., Hada M., Ehara M. et al. Gaussian 09. Gaussian Inc., Wallingford CT, 2009. 394 р.
  15. Makarov V. V., Love A. J., Sinitsyna O. V., Makarova S. S., Yaminsky I. V., Taliansky M. E., Kalinina N. O. «Green» nanotechnologies: Synthesis of metal nanoparticles using plants // Acta Naturae. 2014. Vol. 6, № 1 (20). P. 35−44. https://doi.org/10.32607/20758251-2014-6-1-35-44
  16. van Zundert Gydo C. P., Jaeqx S., Berden G., Bakker J. M., Kleinermanns K., Oomens J., Rijs A. M. IR spectroscopy of isolated neutral and protonated fdenine and 9-methyladenine // Chem. Phys. Chem. 2011. Vol. 12, № 10. P. 1921–1927. https://doi.org/10.1002/cphc.201100133
  17. Novak M. J., Lapinski L., Kwiatkowski J. Molecular structure and infared spectra of adenine. Experimental matrix isolation and density functional theory of adenine 15N isotopomers // J. Phys. Chem. 1996. Vol. 100, № 9. P. 3527–3534. https://doi.org/10.1021/jp9530008
  18. Suresh Kumar N. V., Rai S., Singh H. A theoretical study on interaction of proline with gold cluster // Bull. Mater. Sci. 2012. Vol. 35. P. 291–295. https://doi.org/10.1007/s12034-012-0314-6
  19. Rai S., Singh H., Priyakumar U. D. Binding to gold nanocluster alters the hydrogen bonding interactions and electronic properties of canonical and size expanded DNA base pairs // RSC Adv. 2015. Vol. 5. P. 49408–49419. https://doi.org/10.1039/C5RA04668H
  20. Hvolbæk B., Janssens,T. V. W., Clausen B. S., Falsig H., Christensen C. H., Nørskov J. K. Catalytic activity of Au nanoparticles // Nano Today. 2007. Vol. 2, № 4. P. 14–18. https://doi.org/10.1016/S1748-0132(07)70113-5
Поступила в редакцию: 
24.11.2024
Принята к публикации: 
17.02.2025
Опубликована: 
30.06.2025
  • 179 просмотров