Исследование возбужденных электронных состояний в полинуклеотидах и комплексах ДНК с красителями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Введение.

Глава I. Литературный обзор.

Структура полинуклеотидов в растворе.

Люминесценция полимерных компонентов НК.

Фотоперенос заряда в комплексах красителей с ДНК и полинуклеотидами.

Глава Н. Техника эксперимента.

Глава III. Люминесценция полинуклеотидов при комнатной температуре

Люминесценция полигуаниловой кислоты

Люминесценция односпирапьной формы полиадениловой кислоты.

Люминесценция двуспиральной формы полиадениловой кислоты.

Люминесценция агрегатов аденозин-монофосфата.

Основные результаты главы.

Глава IV. Процессы на временной шкале от фемтосекунд до миллисекунд в возбужденных состояниях комплексов красителей этидиум бромида и акридинового оранжевого с ДНК.

Динамика возбужденных состояний красителей в растворе и комплексах с ДНК.

Механизм тушения люминесценции красителей в комплексе с ДНК.

Основные результаты главы.

Актуальность работы. Интерес к электронно-возбужденным состояниям (ЭВС) нуклеиновых кислот (НК) - одним из основных биологических молекул - и их комплексов с красителями объясняется следующим. Очевидно, что знание особенностей электронной структуры молекулы, и в частности возбужденных электронных орбиталей, - это ключ к пониманию различных химических процессов, происходящих с ее участием. Ультрафиолетовая радиация является, как известно, источником повреждений в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), являющейся основой генетического кода. Эти повреждения могут приводить к мутагенезу, канцерогенезу, гибели клеток [1]. Окисление ДНК свободными радикалами [2J, ионизирующей радиацией [3] также является источником повреждений. Важной особенностью таких реакций в ДНК является способность первоначального повреждения (окисления) к миграции по цепочке оснований с последующей локализацией на наиболее легко окисляемых сайтах. В последние годы появились экспериментальные данные, указывающие на возможность эффективного переноса заряда в дуплексах ДНК на расстояние до 200 А 14}. Механизмы таких химических реакций на расстоянии (chemistry at distance {5}) и электронного транспорта в ДНК не вполне ясны. На решение этой проблемы направлены усилия многих ведущих лабораторий в мире. При этом синтетические красители, являющиеся хорошими интеркаляторами (т. е. встраивающиеся между парами азотистых оснований), широко используются для изучения фотоиндуцированного переноса заряда в ДНК. Изучение ЭВС комплексов красителей с ДНК является, таким образом, весьма актуальной задачей. Кроме того, красители могут выступать в роли сенсибилизаторов различных фотохимических реакций с участием света в видимой области спектра, и поэтому их комплексы с биомолекулами, в частности с ДНК, представляют отдельный интерес. Возможности современной лазерной техники позволяют расширить временной диапазон наблюдаемых процессов вплоть до десятков фемтосекунд и

1 1 Тимин и/тг!8о

Vй

Адеиин м н V о

Цитозин н ьг ^ о Ат г гА - -р Я н О о—Р-О-СНг^Ск о- к > он он Утл

Гуанин

Рис. 1. Химическая структура участка цепи ДНК. по-новому взглянуть даже на хорошо изученные и широко применяющиеся в молекулярной биологии красители, что и было использовано в данной работе.

На рис. 1 показана химическая структура отрезка ДНК, состоящего из четырех азотистых оснований, связанных сахаро-фосфатной цепью. Существенно, что в ДНК и полинуклеотидах мономеры, т. е. азотистые основания, находятся в Ван-дер-Ваальсовом контакте и образуют стопку с так называемым стэкинг-взаимодействием [61. Это может приводить к изменению электронных уровней, что в свою очередь влечет за собой изменение частот переходов в оптических спектрах, а также окислительно-восстановительных потенциалов. Информацию об электронной структуре можно получить из оптических спектров, а также из характеристик донорно-акцепторных свойств (потенциал ионизации, энергия сродства к электрону, окислительный и восстановительный потенциалы в растворах), которые в свою очередь могут быть измерены непосредственно или же получены косвенным путем из спектральных характеристик донорно-акцепторных комплексов с другими молекулами [7-9].

Объекты исследования. Синтетические гомополинуклеотиды являются хорошими модельными системами для изучения влияния стэкинг-взаимодействия на электронную структуру НК. Во-первых, они состоят из одинаковых азотистых оснований, что существенно упрощает интерпретацию спектральных данных. Во-вторых, им свойственна, как правило, высокая степень стэкинга и в растворе они, как и ДНК, находятся в спиральных формах [6]. В концентрированных растворах мономеров присутствуют агрегаты оснований со стэкинг-взаимодействием, которые также могут служить модельными объектами для изучения эффектов стэкинга.

В данной работе изучались два синтетических полинуклеотида -полиадениловая (поли-А) и полигуаниловая (поли-в) кислоты, а также агрегаты мономера аденозинмонофосфата в водных растворах. Изучались также комплексы ДНК с красителями этидиум бромидом (ЕВ) и акридиновым оранжевым (АО). Эти соединения являются хорошими интеркаляторами и используются в экспериментах по изучению фотоиндуцированного переноса заряда в ДНК.

Цель работы. В настоящей работе ставилась задача изучения особенностей ЭВС в полинуклеотидах поли-А и поли-в и агрегатах аденозинмонофосфата в сравнении с мономерами. Данная работа предусматривала также исследование фотопроцессов в комплексах ДНК с красителями этидиум бромидом и акридиновым оранжевым.

Методы исследования. Спектроскопия электронного поглощения и люминесцентная спектроскопия являются основными методами исследования ЭВС. Люминесцентный метод оказывается незаменимым при изучении ЭВС сложных гетерогенных систем, какими являются растворы биополимеров, позволяя разделить различные конформационные состояния. В данной работе применялись совместно методы спектроскопии электронного поглощения и люминесцентной спектроскопии. Для комплексов ДНК с красителями изучалась кинетика люминесценции красителей, а также спектры их поглощения в возбужденном состоянии. Использовались методы однофотонной регистрации, флэш-фотолиза, а также методы нелинейной лазерной спектроскопии на фемтосекундной временной шкапе.

Положения, выносимые на защиту.

1. Длинноволновая люминесценция поли-в с максимумом около 390 нм в водном растворе при комнатной температуре своим происхождением обязана небольшой доле протонированных оснований в четырехспиральной форме полинуклеотида.

2. Длинноволновая люминесценция поли-А с максимумами около 430 и 480 нм в водном растворе при комнатной температуре принадлежит частично протонированной двуспиральной форме полинуклеотида.

3. В спирали поли-А существуют локальные конформации оснований с возбужденным электронным состоянием, лежащим на величину ~ 0.9 эВ ну!же аналогичного состояния в основной конформации.

4. В ДНК существуют локальные конформации оснований, характеризующиеся восстановительным потенциалом большим на величину > 0.2 эВ по сравнению с мономерами.

5. Электронное возбуждение в комплексе АО-ДНК делокализовано по нескольким соседним связанным красителям. Локализация возбуждения происходит за время порядка 100 фс.

Научная новизна работы. Впервые подробно анализируются спектры возбуждения люминесценции полинуклеотидов поли-А и поли-в в различных конформациях при комнатной температуре. Впервые проведено люминесцентное титрование полинуклеотидов, зарегистрированы спектры люминесценции различных конформаций полимеров при комнатной температуре. Впервые показано наличие стзкинг-конформаций азотистых оснований в НК при комнатной температуре с ЭВС, лежащими на 0.9 эВ ниже аналогичных уровней для основных конформеров. Впервые показано наличие сайтов в ДНК с восстановительными потенциалами, отличающимися от мономерных на величину > 0.2 эВ. Кинетика ЭВС комплексов ДНК-краситель впервые исследована на фемтосекундной временной шкале. Впервые показана делокализация электронного возбуждения по нескольким связанным красителям в ДНК.

Научная и практическая ценность работы. В результате анализа экспериментальных данных, полученных для полинуклеотидов, а также для комплексов ДНК с интеркаляторами делается вывод о наличии у ряда полимерных форм НК стэкинг-структур с низколежащими незаполненными электронными уровнями, которые могут принимать участие в фотохимических реакциях, в частности, в процессах фотоиндуцируемого переноса заряда по цепи ДНК. Результаты данной работы могут быть использованы при построении моделей такого переноса. Люминесценция ДНК дуплексов может быть использована в качестве индикатора при определении потенциальной способности определенных последовательностей оснований к эффективной миграции заряда в этих структурах. Данные по люминесценции полинуклеотидов при комнатной температуре, могут бьпгь использованы при определении их конформации в растворах и комплексах с другими биологически активными молекулами. Чувствительность люминесценции полинуклеотидов к ионам щелочных металлов может быть использована при разработке биосенсоров.

Краткая характеристика работы. Глава I посвящена обзору литературы, содержащей сведения о структурных особенностях НК, а также обзору работ по исследованию ЭВС в полимерных компонентах НК методом люминесценции, переносу заряда по цепочке оснований в НК, фотофизическим и фотохимическим свойствам красителей АО и ЕВ и их комплексов с ДНК.

В немономерных компонентах НК, как правило, наблюдаются структуры со стэкинг-взаимодействием азотистых оснований, что приводит к изменению их ЭВС. В спектрах люминесценции динуклеотидов и полинуклеотидов по сравнению с мономерами наблюдаются полосы, смещенные в длинноволновую область. При этом полосы поглощения с максимумом около 260 нм не претерпевают существенных изменений. Ряд спектральных данных, полученных при 77 К, указывает на наличие низкоэнергетических электронных переходов в области > 300 нм в кристаллических стэкинг-структурах НК. Для НК в условиях близких к физиологическим (водный раствор, комнатная температура) такие данные отсутствуют. Обращает на себя внимание недостаток данных в литературе по спектрам возбуждения люминесценции полинуклеотидов при комнатной температуре. Между тем, практически всем изученным полинуклеотидам присущ мультикомпонентный характер люминесценции, и спектры возбуждения в данном случае оказались бы чрезвычайно полезны для выявления электронных переходов в различных конформерах, в том числе и относительно редких.

В последние годы были получены результаты, свидетельствующие о высокой эффективности переноса заряда по цепочке оснований. В отсутствие промежуточных продуктов (окисленных или восстановленных оснований), скорость процесса переноса электрона между донором и акцептором экспоненциально зависит от расстояния. Однако, в системах донор-мостик-акцептор может быть и другая ситуация. Если энергетические зазоры между донором, мостиком и акцептором малы, теория предсказывает возможность туннелирования со слабой (не экспоненциальной) зависимостью от расстояния. В нашем случае в качестве мостика служит стопка оснований в ДНК. Таким образом, наличие в цепочке оснований ДНК низколежащих возбужденных электронных орбиталей могло бы дать определенный вклад в электронное взаимодействие между донором и акцептором. Относительное количество таких низко лежащих орбиталей в нативной ДНК - небольшое, судя по результатам работ по переносу электрона в ДНК, в которых получена экспоненциальная зависимость константы скорости от расстояния с параметром (3 ~ 1 А"1. Однако, учитывая чувствительность люминесцентного метода, они могли бы проявиться в кинетике люминесценции интеркаляторов в комплексе с ДНК в случае возможного фотопереноса электрона с возбужденного красителя на низколежащие уровни в ДНК,

В главе II дается краткая характеристика образцов и методов исследования. В главе III данной работы изучались спектры люминесценции и ее возбуждения, поляризационные спектры синтетических полинуклеотидов поли-G и поли-А, а также агрегатов оснований аденозинмонофосфата при комнатной температуре. При этом был сделан акцент на изучение спектров возбуждения, ранее подробно не исследованных для данных систем. Получены кривые спектрофотометрического и люминесцентного титрований для данных полинуклеотидов. Показано, что длинноволновая люминесценция поли-G при комнатной температуре и низкой ионной силе в водном растворе своим происхоиодением обязана небольшой доле протонированных оснований с высоким квантовым выходом люминесценции. Показано, что в водном растворе при низкой ионной силе поли-А, находящаяся в двуспиральной частично протонированной форме, обладает люминесценцией сдвинутой в длинноволновую сторону по сравнению с односпиральной формой. На основании данных по поляризации люминесценции делается вывод о возможном переносе заряда в возбужденном состоянии между нейтральным и протонированным основаниями в двуспиральной форме поли-А. Показано наличие стэкинг-конформаций оснований с низкоэнергетическими возбужденными состояниями для нейтральной формы поли-А, которые проявляются в спектрах возбуждения люминесценции в виде электронного перехода с длиной волны около 320 нм.

В главе IV исследуется кинетика ЭВС комплексов интеркалирующих красителей акридинового оранжевого (АО) и этидиум бромида (ЕВ) с ДНК. Использовались методы импульсного фотолиза с маносекундным разрешением, однофотонной регистрации с субнаносекундным разрешением, нелинейной лазерной спектроскопии с фемтосекундным разрешением, изучались спектры КД. Данная часть работы была выполнена при сотрудничестве с химическим факультетом политехнического университета г. Тампере, Финляндия. На основе экспериментальных данных делается вывод о фотопереносе электрона от красителя на участки ДНК с низколежаицими электронными орбиталями, а также о делокализации электронного возбуждения по нескольким интеркапированным красителям. В Заключении предлагается возможная модель переноса электрона в ДНК с участием конформаций оснований с низколежащими электронными состояниями.

Основные результаты и выводы.

1. Получены люминесцентные характеристики (спектры люминесценции ее возбуждения и поляризации, квантовые выходы) различных конформаций полинуклеотидов поли-А и поли-в при комнатной температуре. Данные могут быть использованы для определения конформации полимеров в растворах и их комплексах с биологически активными молекулами.

2. Показано, что длинноволновая люминесценция поли-в при комнатной температуре и низкой ионной силе в водном растворе своим происхождением обязана небольшой доле протонированных оснований с высоким квантовым выходом люминесценции. Обнаружена чувствительность этой люминесценции к ионам щелочных металлов.

3. На основании температурных зависимостей люминесценции аденозинмонофосфата и поли-А получено значение разности энтальпии для двух стэкинг-конформаций оснований в поли-А.

4. Показано наличие низкоэнергетических возбужденных состояний в локальной конформации оснований в поли-А, лежащих на 0.9 эВ ниже электронно-возбужденного состояния в основной конформации.

5. Показано тушение люминесценции красителей АО и ЕВ в комплексах с ДНК на пикосекундной временной шкале. Увеличение эффективности тушения с повышением доли связанных молекул объяснено миграцией энергии на центры тушения.

6. Методом нелинейной лазерной спектроскопии показана делокализация электронного возбуждения по нескольким связанным красителям АО на фемтосекундной временной шкале. Показано, что данный факт коррелирует с проявлением экситонного взаимодействия в спектрах КД.

7. Показано фотоокисление ЕВ в комплексе с ДНК. Данный факт объяснен наличием низколежащих электронных орбиталей в ДНК. При этом восстановительный потенциал для данных сайтов ДНК с низколежащими электронными орбиталями увеличивается по сравнению с мономерами на величину > 0.2 эВ.

8. Предложена модель переноса заряда по ДНК с участием сайтов с низколежащими электронными орбиталями.

Заключение.

Ряд результатов данной диссертационной работы, в частности наличие низколежащих возбужденных состояний в поли-А и фотоокисление ЕВ в комплексе с ДНК, можно объснить наличием в НК сайтов с низколежащими электронными уровнями. Данные уровни появляются, вероятно, за счет перекрывания электронных облаков в возбужденном состоянии и образования общих электронных орбита лей. Такие сайты предоставляют возможность для делокализации заряда в ДНК. Образование их возможно при наличии достаточной "гибкости" ДНК и возможности определенной деформации, приводящей к перекрыванию электронных орбиталей. Как показывают экспериментальные работы по динамике ДНК, возможности таких структурных изменений есть [151-154]. В частности, в работе Георгиоу с соавторами [151] показано существование достаточно больших по амплитуде деформаций, происходящих на пикосекундной шкале в двуспиральном полинуклеотиде, моделирующим дуплекс ДНК.

Наличие таких уровней в ДНК должно влиять на процессы переноса заряда по цепи оснований. Перенос заряда между донором и акцептором по цепи ДНК может быть рассмотрен как туннелирование по механизму суперобмена, модели, обычно применяемой к системам Донор-Мостик-Акцептор. Как показывает теория, наличие низколежащих электронных уровней может приводить к сложной неэкспоненциальной зависимости эффективности переноса электрона от расстояния [113]. Более вероятной представляется, однако, другая модель, схематически изображенная на рис. 35. Она включает в себя: 1) перенос электрона от донора на участки ДНК с низколежащими электронными орбитапями и 2) транспорт таких участков с делокализованным зарядом (по прыжковому или волновому механизму) по цепи НК с последующим переносом электрона на акцептор. Аналогичная модель с привлечением понятия полярона (фактически - деформированного участка ДНК с делокализованным зарядом) была совсем недавно предложена Шустером с соавторами при обсуждении последних данных по миграции заряда по цепи ДНК [92]. Следует отметить, что понятие полярона ранее использовалось Бэверстоком и Кунделом для объяснения результатов по радиационному повреждению в ДНК [87]. В данной диссертационной работе показывается возможность существования участков в НК с низколежащими электронными уровнями, дающими возможность либо для делокализации заряда, либо для эффективного его переноса по механизму суперобмена.

Л. донор

ДНК акцептор

Рис, 35. Предлагаемая схема фотоиндуцированного переноса электрона в системе донор - ДНК - акцептор с участием сайтов в ДНК с низколежащими электронными орбиталями.

1. К. Смит, Ф. Хэнеуолт, Молекулярная фотобиология. Процессы инактивации восстановления, пер. с англ., Москва, Мир, 1972.

2. A. Bourdat, Т. Douki, S. Frelon, D. Gasparutto J. Cadet, J. Amer. Chem. Soc., 2000, 122, 4549.

3. T. Melvin, S. W. Botchway, A. W. Parker, P. O'Neill, J. Am. Chem. Soc., 1996, 118,10031.

4. T. L. Netzel, in Organic and Inorganic Photochemistry, Molecular and Supramolecular Photochemistry Series, (V. Ramamurthy, K. S. Schanze eds.), Marcel Dekker, Inc.: New York, 1998, vol. 2, p. 1.

5. G. Taubes, Science, 1997, 275, 1421.

6. W. Saenger, Principles of Nucleic Acid Structure. Springer-Verlag, New York., 1984.

7. С. P. Кантор, П. P. Шиммел, Биофизическая химия, пер. с англ., Москва, Мир, 1985, т 2.

8. Б. Пюльман, А. Пюльман, Квантовая биохимия, пер. с англ., М. "Мир", 1965.

9. Молекулярные взаимодействия, ред. Г. Рагайчак и У. Орвилл-Томас, пер. с англ., М. "Мир", 1984, т. 2, 600 с.

10. Р.О.Р. Ts'o, Bases, Nucleosides and Nucleotides, in Basic Principles in Nucleic Acid Chemistry (P. O. P. Ts'o ed.), Academic Press, New York, 1974, vol.1, p. 453.

11. L.F. Newcomb, S.H. Gelfman, J. Am. Chem. Soc., 1994,116,4993.

12. M. M. Warshaw, I. Tinoco, Jr., J. Mol. Biol., 1966, 20, 29.

13. J. T. Powell, E. G. Richards, W. B. Gratzner, Biopolymers, 1972,11 235.

14. N. Ogasawara, Y. Inoue, J. Am. Chem. Soc., 1975, 98, 7054.

15. D. F. Frechet, R. Ehrlich, P. Remy, J.Gabarro-Arpa, Nucleic Acids Res., 1979, 7, 1981.

16. R. С Davis, I. Tinoco, Jr., Biopolymers, 1968, 6,223.

17. N.S. Kondo, S.S. Danyluk, Biochemistry, 1976,15, 756.

18. C.H. Lee, I. Tinoco, Jr, Biochemistry, 1977,16, 5403.

19. B.M. Baker, J. Vanderkooi, N.R. Kallenbach, Biopolymers, 1978,17, 1361.

20. С. Reich, I. Tinoco, Jr, Biopolymers, 1980,19, 833.

21. M.M. Dhingra, R.H. Sarma, C. Giessner-Prettre, B. Pullman, Biochemistry, 1978, 17, 5815.

22. C.H. Lee, F. Cnarney, I. Tinoco, Jr., Biochemistry, 1979,18, 5636.

23. J. R. Barrio, J. A. Secrist, III, N. L. Leonard, Biochem. Biophys. Res. Commun., 1972, 46, 597.

24. Y. Kubota, Y. Motoda, Y. Fujisaki, R. F. Steiner, Biophys. Chem., 1983, 18, 225.

25. J. Brahms, A. M. Michelson, К. E. Van Holde, J. Mol. Biol., 1966,15, 467.

26. Y. Kubota, A. Sanjoh, Y. Fujisaki, R. F. Steiner, Biophys. Chem., 1983,18, 233.

27. D. Porschke, Biopolymers, 1978, 17, 315.

28. B. Janik, R. G. Sommer, A. M. Bobst, Biochim. Biophys. Acta, 1972, 281, 152.

29. D. B. Lerner, D. R. Kearns, Biopolymers, 1981, 20, 803.

30. R. Maggini, F. Secco, M. Ventuzini, J. Chem. Soc. Faraday Trans., 1994, 90, 2359.

31. E. А. Лесник, Т. M. Кочкина, А. С. Тихоненко., Я. М. Варшавский, Мол. Биол., 1980, 74, 820.

32. Е. А. Лесник, Р. Н. Маслова, Я. М. Варшавский, Мол. Биол., 1981, 15, 161.

33. И. А. Кузнецов, О. В. Воронцова, Мол. Биол., 1984, 10, 32.

34. М. Daniels, in Photochemistry and Photobiology of Nucleic Acids (S. I. Wang ed.), Academic Press, New York, 1976, vol. 1, p. 1.

35. P. R. Callis, Annu. Rev. Phys. Chem., 1983, 34, 329.

36. А. В. Бородавкин и др., Молекулярная биология, под ред. М. В. Волькенштейна, М., ВИНИТИ, 1977, том 14.

37. A. Rich, М. Kasha, J. Am. Chem. Soc., 1960, 82, 6197.

38. С. A. Bush, H. A. Scheraga, Biopolymers, 1969, 7, 395.

39. W. W. Hauswirth, M. Daniels, in Photochemistry and Photobiology of Nucleic Acids (S. I. Wang ed.), Academic Press, New York, 1976, vol. 1, p. 109.

40. M. Kasha, M. A. El-Bayoumi, W. Rhodes, J. Chim. Phys., 1961, 58, 916.

41. R. W. Wilson, J. P. Morgan, P. R. Callis, Chem. Phys. Lett., 1975, 36, 618.

42. J. B. Isinger, A. A. Lamola, in Excited States of Proteins and Nucleic Acids (R. F. Steiner, J. Weinryb eds.), Plenum, New York, 1971, p. 107.

43. V. Kleinwachter, Studia Biophysica, 1972, 33, 1.

44. J. Eisinger, R. G. Shulman, Science, 1968,161, 1311.

45. M. Gueron, J. Eisinger, A. A. Lamola, in Basic Principles in Nucleic Acid Chemistry (P.O.P. Ts'o ed), Academic Press, New York, 1974, vol. 1, p. 311.

46. В. Л. Рапопорт, В. M. Бакулев, Молек. биол., 1984,18, 382.

47. В. Л. Рапопорт, А. И Кононов, ДАН СССР, 1988, 298, 231.

48. A. I. Kononov, V. М. Bakulev, V. L. Rapoport, J. Photochem. Photobiol. В: Biol., 1993, 19, 139.

49. R. W. Wilson, P. R. Callis, J. Phys. Chem., 1976, 80, 2280.

50. R. W. Wilson, P. R. Callis, Photochem. Photobiol., 1980, 31, 323.

51. В. M. Белякова, В. Л. Рапопорт, Вестник ЛГУ, 1988, N 18, 97.

52. W. В. Knighton, G. О. Giskaas, P. R. Callis, J. Phys. Chem., 1982, 86, 49.

53. В. Л. Рапопорт, В. М. Бакулев, Вестник ЛГУ, 1982,10, 90.

54. V. М. Belyakova, V. L. Rapoport, J. Photochem. Photobiol. В: Biol., 1993, 19, 105.

55. J. B. Birks, Photophysics of aromatic molecules, John Wiley, New York, 1970.

56. T. Monteny-Garestier, C. Helene, Biochemistry, 1970, 9, 2865.

57. Ю. В. Рубин, С. А. Егупов, Биофизика, 1987, 32, 378.

58. Т. S. Desai, P. V. Sane, V. G. Tatake, Photochem. Photobiol., 1977, 2, 459.

59. P. Vigny, J. P. Ballini, in Excited States in Organic Chemistry and Biochemistry, Dordrecht (B. Pullman, N. Goldblum eds.), Reidel, 1977, p.1.

60. J. P. Morgan, M. Daniels, Photochem. Photobiol., 1980, 31,101.

61. J. P. Ballini, M. Daniels, P. Vigny, J. Lumin., 1982, 27, 389.

62. G. Ge, S Georghiou, Photochem. Photobiol., 1991, 54, 301.

63. M. Daniels, C. S. Shaar, J. P. Morgan, Biophys. Chem., 1988, 32 229.

64. J. P. Morgan, M. Daniels, Photochem. Photobiol., 1980, 31, 207.

65. G. Ge, S. Georghiou, Photochem. Photobiol., 1991, 54, 301.

66. S. Georghiou, S.M. Kubala, C.C. Large, Photochem. Photobiol., 1998, 67, 526.

67. J. P. Ballini, P. Vigny, M. Daniels, Biophys. Chem., 1983,18,61.

68. S. Georghiou, L. S. Gerke, Photochem. Photobiol., 1999, 69,646.

69. R. A. Marcus, N. Sutin, Biochim. Biophys. Acta, 1985, 811, 263.

70. B. E. Bowler, A. L. Raphael, H. B. Gray, Prog. Inorg. Chem., 1990, 38, 259.

71. G. McLendon, J. R. Miller, J. Am. Chem. Soc., 1983,107, 7811.

72. D. S. Wuttke, M. I. Bjerrum, J. R. Winkler, H. B. Gray, Science, 1992, 256, 1007.

73. R. A. Marcus, N. Sutin, Biochim. Biophys. Acta, 1982, 811, 265.

74. C. C. Moser, J. M. Keske, K. Warncke, R. S. Farid, P. L. Dutton, Nature, 1992, 355, 796.

75. M. A. Ratner, J. Phys. Chem., 1990, 94, 4877.

76. G. McLendon, Acc. Chem. Res., 1988, 21,160.

77. D. N. Beratan, J. N. Betts, J, N. Onuchic, Science, 1991, 252, 1285.

78. M. R. Wasielewski, Chem. Rev., 1992, 92, 435.

79. P. R. Barbara, T. J. Meyer, M. A. Ratner, J. Phys. Chem.,1996,100, 13148.

80. M. D. Newton, Chem. Rev., 1991, 91, 767.

81. D. D. Eley, D. I. Spivey, Trans. Faraday Soc., 1962, 58,411.

82. T. A. Hoffmann, J. Ladik, Adv. Chem. Phys., 1964, 7, 84.

83. J. Ladik, G. Biczo, J. Chem. Phys., 1965, 42,1658.

84. J. Ladik, Int. J. Quantum Chem., 1971, 3S, 307.

85. S. J. Suhai, Chem. Phys., 1972, 57, 5599.

86. D. Dee, M. E. Bauer, J. Chem. Phys., 1974, 60, 541.

87. K. F. Baverstock, R. B. Cundall, Radiat. Phys. Chem., 1988, 32, 553.

88. D. T. Breslin, G. B. Schuster, J. Am. Chem. Soc., 1996,118,2311.

89. D. B. Hall, R. E. Holmlin, J. K. Barton, Nature, 1996, 382, 731.

90. S. M. Gasper, G. B. Schuster, J. Am. Chem. Soc., 1997,119,1276.

91. E. Nunez, D. B. Hall, J. K. Barton, Chem. Biol. 1999, 6, 85.

92. P. T. Henderson, D. Jones, G. Hampikian, Y. Kan, G B. Schuster, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, 96, 8353.

93. С. Wan, T. Fiebig, S. О. Kelley, С. R Treadway, J. K. Barton, A. H. Zewail, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, 96,6014.

94. T. T. Williams, D. T. Odom, J. K. Barton, J. Am. Chem. Soc., 2000,122. 9048.

95. P. J. Dandliker, R. E. Holmlin, J. K. Barton, Science, 1997, 275, 7,1465.

96. M. H. Patrick, R. O. Rahn, in Photochemistry and photobiology of nucleic acids, (S.Y. Wang éd.), Academic Press, New York, 1976, vol.2, p. 35.

97. J. Cadet, L. Voturiez, A. Grand, F. E. Hruska, P. Vigny, L.-S. Kan, Biochimie, 1985,67, 277.

98. M. D. Purrugan, С. V. Kumar, N.J. Turro, J.K. Barton, Science, 1988, 241, 1645.

99. C. J. Murphy, M. R, Arkin, N. D. Ghatlia, S. Bossmann, N. J. Turro, J. K. Barton, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 1994, 91, 5315.

100. T. Melvin, S. Botchway, A. W.Parker, P.O'Neill, J. Chem. Soc. Chem. Commun., 1995, 653.

101. A. M. Brun, A. Harriman, J. Am. Chem. Soc., 1992,114, 3656.

102. S. J. Atherton, P. C. Beaumont, J. Phys. Chem,, 1995, 99, 12025.

103. S. O. Kelley, R. E. Holmlin, E. D. A. Stemp, J. K. Barton, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 9861.

104. J. Jortner, M. Bixon, T. Langenbacher, M. E. Michel-Beyerle, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1998, 95, 12759.

105. D. N. Beratan, S. Priyadarshy, S. M. Risser, Chem. Biol., 1997, 4, 3.

106. E. Meggers, M. E. Michel-Beyerle, B. J. Giese, J. Am. Chem. Soc., 1998, 120,12950.

107. C. J. Murphy, M R. Arkin, Y.Jenkins, N.D. Ghatlia, S.H. Bossman, N.J. Turro, J.K. Barton, Science, 1993, 262, 1025.

108. M. R. Arkin, E. D. A. Stemp, R. E. Holmlin, J. K. Barton, A. Hôrmann, E. J. C. Oison, P. F. Barbara, Science, 1996, 273, 475.

109. P. Lincoln, E. Tuite, B. Norden, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 1454.

110. E. J. C. Olson, D. Hu, A. Hôrmann, P. F. Barbara, J. Phys. Chem. B, 1997, 101, 299.

111. S. Priyadarshy, S. M. Risser, D. N. Beratan, J. Phys. Chem., 1996, 100, 17678.

112. C. Steenken, J. P. Telo, H. M. Novais, L. P. Candeias, J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 4701

113. J. W. Evenson, M. Karplus, Science, 1993, 262, 1247.1141. Saito, T. Nakamura, K. Nakatani, Y. Yoshioka, K. Yamaguchi, H. Gugiyama, J. Am. Chem. Soc., 120, 1998,12686.

114. E. U. Conwell, S. V. Rakhmanova, Proc, Natl. Acad. Sci. USA, 2000, Vol. 97, 4556.

115. M. J. Waring, J. Mol. Biol. 1965, 14, 269.

116. J.-B. LePecq, C. J. Paoletti, J. Mol. Biol., 1967, 27, 87.

117. J. Pauluhn, B. Gaugain, J. Barbet, N. Capelle, B. P. Roques, J.-B. LePecq, Biochemestry, 1978,17, 5078.

118. R. J. Douthart, F. W. Burnett, F. W. Beasley, B. H. Frank, Biochemistry, 1973, 12, 214.

119. M. LeBret, J.-B. LePecq, J. Barbet, B. P. Roques, Nucleic Acids Res., 1977, 4, 1361.

120. D. P. Millar, R. J. Robbins, A. H. Zewail, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1980, 77, 5593.

121. D. P. Millar, R. J. Robbins, A. H. Zewail, J . Chem. Phys, 1982, 76, 2080.

122. B. S. Fujimoto, J. M. Schurr, Nature (London), 1990, 344,175.

123. N. Kure, T. Sano, S. Harada, T. Yasunaga, Bull. Chem. Soc. Jpn., 1988, 61,643.

124. F. Fredericq, C. Houssier, Biopolymers, 1972,11, 2281.

125. B. C. Baguley, M. LeBret, Biochemistry, 1984, 23, 937.

126. B. C. Baguley, Biophys. Chem., 1990, 35, 203.

127. A. M. Brun, A. Harriman, J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 10383.

128. S. J. Atherton, P. C. Beaumont, Photochem. Photobiol., 1986, 44,103.

129. S. J. Atherton, P. C. Beaumont, J. Phys. Chem., 1987, 91, 3993.

130. J. Olmsted, D. R. Kearns, Biochemistry, 1977,16, 3647.

131. S. K. Pal, D. Mandal, K. Bhattacharyya, J. Phys. Chem. B, 1998, 102, 11017.

132. S. O. Kelly, J. K. Barton, Chem. Biol. 1998, 5, 413.

133. D. B. Hall, S. O. Kelley, J. K. Barton, Biochemistry, 1988,37,15993.

134. K. Fukui, K. Tanaka, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 1998, 37,158.

135. Т. Fiebig, С. Wan, S. О. Keliey, J. К. Barton, A. H. Zewail, Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 1999, 96,1187.

136. С. А. Паркер, Фотолюминесценция растворов, пер. с англ., Москва, Мир, 1972.

137. N. V. Tkachenko, D. Grandell, М. Ikonen, А. Jutila, V. Moritz, Н. Lemmetyinen, Photochem. Photobiol., 1993, 58, 284.

138. N. V. Tkachenko, L Rantala, A. Y. Tauber, J. Helaja, P. H. Hynninen, H. Lemmetyinen, J. Am. Chem. Soc., 1999, 121, 9378.

139. H.C. Borresen, Acta Chem. Scand., 1963, 17, 921.

140. P. С. Шулейнова, H. В. Аполоник, Л. А. Кузнецов, Биофизика, 1987, 32, 413.

141. J. R. Fresco, P. Doty, J. Am. Chem. Soc., 1957, 79, 3928.

142. V. Mazzacurati, P. Benassi, Chem. Phys., 1987,112,147.

143. E. C. Lim, J. Phys. Chem., 1986, 90, 6770.

144. D. F. Frechet, R. Ehrlich, P. Remy, Nucleic Acids Res., 1979, 7,1965.

145. C. A. Bush, J. Chem. Phys., 1970, 53, 3522.

146. В. И. Южаков, Успехи химии, 1979, 48, 2007.

147. M. Kasha, Radiat. Res., 1963, 20, 55.

148. P. О. P. Ts'o, in Basic principles in nucleic acid chemistry (P. O. P. Ts'o ed.), Academic Press, New York, 1974, p. 453.

149. J. P. Ballini, M. Daniels, P. Vigny, Eur. Biophys. J., 1988, 16, 131.

150. V. I. Novoderezhkin, A. P. Razjivin, FEBS Lett., 1994, 345, 203.

151. V. I. Novoderezhkin, A. P. Razjivin, Biophys. J., 1995, 68, 1089.

152. В. И. Новодережкин, А. П. Разживин, Биофизика, 1997, 42,164.

153. С. Steenken, J. P. Telo, H. M. Novais, L. P. Candeias, J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 4701.

154. C. Seidel, Proc. SPIE: Biomol. Spectrosc. II, 1991,1432, 91.1501. Saito, T. Nakamura, K. Nakatani, Y. Yoshioka, K. Namaguchi, H. Sugiyama, J. Am. Chem. Soc., 1998, 120, 12686.

155. S. Georghiou, T.D. Bradrick, A. Philippetis, J.M. Beechem, Biophys. J., 1996, 70, 1909.

156. E. B. Brauns, С. J. Murphy, M. A. Berg, J. Am. Chem. Soc., 1998,120, 2449.

157. J. A. McCammon and S.C. Harvey, Dynamics of Proteins and Nucleic Acids, Cambridge University Press, New York, 1987.

158. J. M. Schurr, B.S. Fujimoto, P. Wu and L. Song, in Topics in Fluorescence Spectroscopy, ed. J.R. Lakowicz, Plenum Press, New York, 1992, vol. 3, p. 137.