2) денатурацией
3) ренатурацией (+)
4) дегидратацией
Ренатурация — это обратное объединение двух комплементарных одноцепочечных молекул ДНК с восстановлением двуспиральной структуры. После разделения цепи распознают друг друга по принципу комплементарности оснований: аденин соединяется с тимином, а гуанин — с цитозином. Стабилизация восстановленной спирали обеспечивается водородными связями между основаниями и взаимодействиями между соседними парами оснований.
Ренатурация происходит при снижении температуры и восстановлении подходящей ионной силы раствора после денатурации. Важное условие — наличие достаточно длинных и комплементарных участков цепей; скорость процесса зависит от концентрации ДНК, длины фрагментов, содержания GC-пар, температуры и состава среды. Температура плавления ДНК (Tm) характеризует условия, при которых около половины молекул находится в двуцепочечной форме; при охлаждении ниже этого уровня становится возможным спаривание цепей.
В молекулярно-генетических и судебно-биологических исследованиях принцип ренатурации лежит в основе гибридизации ДНК, связывания праймеров с матрицей при ПЦР и работы специфических нуклеотидных зондов. Это явление следует отличать от денатурации, которая представляет собой разделение цепей, и от процессов химического повреждения ДНК, при которых исходная структура самопроизвольно не восстанавливается.
| Процесс или состояние | Изменение структуры ДНК | Основной механизм | Диагностический или практический признак |
|---|---|---|---|
| Нативная ДНК | Сохраняется двуцепочечная спираль | Комплементарное спаривание оснований и стабильность двойной спирали | Две цепи ассоциированы, молекула обладает исходными физико-химическими свойствами |
| Денатурация | Двойная спираль распадается на отдельные цепи | Разрыв водородных связей под действием нагревания, щелочи или других факторов | Повышается поглощение ультрафиолета при 260 нм; комплементарные цепи становятся одноцепочечными |
| Ренатурация | Восстанавливается двуцепочечная структура | Повторное спаривание комплементарных цепей при охлаждении и подходящей ионной силе | Снижается гиперхромный эффект, восстанавливаются свойства двуспиральной ДНК |
| Гибридизация | Образуются двуцепочечные участки из цепей разного происхождения | Спаривание комплементарных последовательностей ДНК–ДНК или ДНК–РНК | Используется для выявления специфической последовательности с помощью зонда |
| Отжиг праймеров | Короткий праймер присоединяется к матричной цепи | Локальная ренатурация при понижении температуры после денатурации в цикле ПЦР | Определяет специфичность амплификации целевого фрагмента |
| Депуринация или деградация | Повреждается химическая структура нуклеотидов или разрывается цепь | Гидролиз, окисление, действие нуклеаз и неблагоприятных факторов среды | Комплементарное спаривание не восстанавливает исходную последовательность; возможно снижение качества ДНК-профиля |
Таким образом, ключевым критерием ренатурации является обратимое восстановление двойной спирали за счёт комплементарного взаимодействия ранее разделённых цепей. Процесс имеет принципиальное значение для идентификации генетических последовательностей и интерпретации результатов молекулярно-генетической экспертизы. Полнота восстановления зависит от сохранности ДНК и соответствия условий температуре плавления конкретного фрагмента.