A reexamination of 25Mg2+ NMR in DNA solution: site heterogeneity and cation competition effects.
A reexamination of 25Mg2+ NMR in DNA solution: site heterogeneity and cation competition effects.
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DNA 溶液中 25Mg2 NMR 的重新检查：位点异质性和阳离子竞争效应。
DOI：
10.1002/bip.360311111
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发表时间：
1991
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Drakenberg,T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Braunlin,WH;Nordenskiold,L;Drakenberg,T
以前对DNA溶液中25 mg‘+的研究仅限于相当高的DNA浓度和镁与DNA的比例。在图1中，我们展示了含有15.8 mM DNA磷酸盐、20 mM Na‘和8 mM MgClz的室温样品的18.4 MHz的实验光谱。与前人的工作一致，光谱明显是非洛伦兹的。对于这种非洛伦兹线型，半高处的线宽并没有简单的物理解释。然而，这个核磁共振参数提供了一个简单的方法来定性地比较竞争性阳离子滴定对由25 mg‘+阳离子采样的局部环境的影响。为了与我们自己的工作相比较，我们重新检查了布莱恩特和合作者之前报告的一些线宽数据。这些工作人员最初报告的滴定数据来自两个独立的实验。16在第一个实验中，用氯化镁滴定mg-DNA。第二个实验是将镁DNA稀释到氯化镁溶液中。结合这两个实验表明，5毫克线宽在高mg/DNA比率到25毫克线宽的适中值(约10赫兹)时进行外推。在后来的工作中，Rose等人提出了自己的观点。17还用CaClz滴定了mg-DNA。在最高比例的CaClz添加，“镁线宽似乎稳定在30赫兹左右。如果我们重新绘制Rose等人的Ca~(2+)/~(5)Mg~(++)竞争数据，我们可以得出结论：Mg~(2+)似乎结合到DNA上不能被Ca~(2+)取代的特定位置。17的线宽与DNA磷酸盐与总二价阳离子的比例，那么我们得到的曲线与上面引用的Rose et A1的只有MgCl的滴定实验的结果是没有区别的。16纯镁曲线与镁/钙竞争曲线的偏离仅发生在与将镁DNA稀释到氯化镁溶液中相对应的点。因此，为了公平地论证镁离子和钙离子在与DNA结合方面竞争不同，理想的情况是，在观察5毫克原子核的同时，还可以进行将镁DNA稀释到CaCl2溶液中的实验。在实践中，由于敏感性的原因，这是一个不可能进行的实验，即使在现有的仪器上也是如此。
Previous studies of 25Mg'+ in DNA solution have been confined to rather high DNA concentrations and ratios of Mg to DNA. In Figure 1 we show an experimental spectrum at 18.4 MHz for a room temperature sample containing 15.8 mM DNA phosphate, 20 mM Na', and 8 m M MgClz. In agreement with previous work, the spectrum is distinctly non-Lorentzian. For such a non-Lorentzian lineshape, the line width at half-height does not have a simple physical interpretation. Nonetheless, this nmr parameter provides a simple means for qualitatively comparing the effects of competitive cation titrations on the local environments sampled by the 25Mg'+ cation. For comparison with our own work, we have reexamined some of the line-width data that was previously reported by Bryant and co-~ orkers.'~"~ These workers initially reported titration data from two separate experiments. 16 In the first experiment, Mg-DNA was titrated with MgC1'. The second experiment involved the dilution of Mg-DNA into MgClz solution. Combining the two experiments shows that the'5Mg line width extrapolates, at high ratios of Mg/DNA to a modest value of the 25Mg line width (around 10 Hz). In later work, Rose et al. 17 also performed titrations of Mg-DNA with CaClz. At the highest ratios of CaClz added, the" Mg line width seems to level off at around 30 Hz. It was concluded that Mg'+ appears to bind to specific locations on the DNA where it cannot be displaced by Ca'+.If we replot the Ca2+/'5Mg'+ competition data of Rose et al. 17 as line width vs the ratio of DNA phosphate to total divalent cation, then the curve that we obtain is indistinguishable from the results of the MgCl,-only titration experiment cited above of Rose et a1. 16 Deviation of the Mg only curve from the Mg/Ca competition curve occurs only for the points corresponding to dilution of Mg-DNA into MgC1'solution. Consequently, to fairly argue that Mg2+ and Ca'+ compete differently for binding to DNA, one would ideally also perform the experiment of diluting Mg-DNA into CaC1'solution while observing the'5Mg nucleus. In practice, this is an impossible experiment to perform, for reasons of sensitivity, even on currently available instrumentation.
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