RESEARCH DESCRIPTION

Project Name: การจำลองพลศาสตร์และการวิเคราะห์การสั่นของดีเอ็นเอ (Molecular dynamics simulation and vibrational analysis of DNA)

Researcher: Vannajan Sanghiran

Organization:Science/Chemistry

Time:1 October 2008 - 30 September 2009

RESEARCHER

  1. Vannajan Sanghiran (Head of project)

BUDGET

  1. BioMedical Engineering Center 95,000 Baht

ABSTRACT

 โครงสร้างที่สำคัญของดีเอ็นเอแบบ A-form และ B-form  เป็นโครงสร้างที่ขึ้นลำดับ ดีเอ็นเอ สภาพอิออนิก และไฮเดรชัน  โดยที่อิออน และน้ำรอบดีเอ็นเอมีบทบาทสำคัญต่อโครงสร้างดีเอ็นเอในการบดบังประจุฟอสเฟตในโครงสร้างหลัก การเพิ่มอุณหภูมิ และ ความเข้มข้นของเกลือทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจาก B-DNA  เป็น A-DNA หรือ Z-DNA ได้ การประยุกต์ใช้สัญญาณการดูดกลืนแสงช่วง terahertz (THz) เพื่อวิเคราะห์ดีเอ็นเอ และสารชีวโมเลกุลอื่นๆ อาศัยการวัดลักษณะสัญญาณเฉพาะและแปลข้อมูลทางทฤษฏีให้เป็นความหมายทางกายภาพ นิยมศึกษาในช่วง 10-60  cm-1 โดยในการวิจัยนี้ศึกษาการจำลองพลศาสตร์การเปลี่ยนแปลง B-DNA ไปเป็น A-DNA จากอิทธิพลของอุณหภูมิ  ความเข้มข้นของเกลือ  และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างเมื่อดีเอ็นเอถูกยิงด้วยอิออน N+ คำนวณสัญญาณการสั่นจากนอร์มัลโมดของสเปกตรัมการดูดกลืนแสงช่วง far IR  ของดีเอ็นเอแต่และแบบ  โดยเทคนิคทางทฤษฏีดังกล่าวสามารถใช้บ่งบอกรายละเอียดของโครงสร้าง การเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง และนำไปการประยุกต์ใช้ได้ต่อไป

 The main DNA conformations, A and B forms,  depend on the sequence, ionic environment, and hydration conditions. Ions play an important role in DNA structure by shielding the phosphate charges in the DNA backbone and affecting water activity around DNA. Increased salt concentrations favor the formation of A-DNA and Z-DNA over B-DNA. There has been an increasing interest in the application of terahertz (THz) radiation to the spectroscopic sensing of DNA materials and related biological materials. This involves the fundamental measurements of absorption signatures of biological materials and the theoretical interpretation of the physical origin of these signatures.  The calculated absorption spectra of DNA reproduce many essential features of the experimental THz signatures in 10-60 cm-1 range. Many experimental biophysical techniques are available for the study of nucleic acid structural properties. In this paper, we are interested in how salt concentration affects in the dynamic process of the B-DNA to A-DNA transition in two different temperatures and the change of the structure after implanting by some ions+ such as N+ using Molecular Dynamics (MD) simulation and to observe the change in the normal modes of the far IR absorption spectra. Such theoretical technique can provide a complete description of the structures, structural evolution, and information about the spectral characteristics of the vibrational spectra, which is one of fundamental importance for the solution of many applied and scientific problems.