Low Temperature Physics: 47, 228 (2021); https://doi.org/10.1063/10.0003523
Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 3 (Март 2021), c. 248-253    ( к оглавлению , назад )

Effect of Ni ions on the DNA spectral properties and photostability

Dmytro Gryn, Valeriy Yashchuk, and Elvira Sereda

Physics Faculty of Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv 03022, Ukraine
E-mail: d.gryn@ukr.net; yashchukvaleriy@gmail.com; Sereda.Elvira@gmail.com

Received September 11, 2020, published online January 26, 2021

Abstract

The optical absorption, fluorescence, phosphorescence in UV and visible spectral range, and effect of light irradiation on spectral properties of DNA with the presence of nickel ions are studied. The quantity of nickel ions varies from 1 ion per 500 base pairs of DNA to 2 ions per base pair. Three important features fixed: the shape of fluorescence and phosphorescence spectra of the DNA do not change in presence of Ni, but their intensity depends on the number of nickel ions in solution; phosphorescence intensity decreases more rapidly than fluorescence; the small decrease of DNA photodegradation rate in presence of Ni is observed. The average of triplet exciton path length evaluated from the dependence of phosphorescence/fluorescence intensity ratio on the relative concentration of nickel ions is 30–20 DNA pair sequence length. It was proposed that nickel ions interact in the outer side of DNA with the phosphate groups and do not penetrate intra macromolecular space.

Анотація

Представлено результати досліджень оптичного поглинання, флюоресценції та фосфоресценції в УФ та видимому спектральному діапазоні, а також вплив опромінення на спектральні властивості ДНК у присутності іонів нікелю. Кількість іонів нікелю варіювалась від одного іону на 500 пар основ ДНК до двох іонів на одну пару основ ДНК. Зафіксовано три важливі особливості: форма спектру флюоресценції та фосфоресценції ДНК не змінюється в присутності іонів нікелю, але їх інтенсивність залежить від кількості металу в розчині; інтенсивність фосфоресценції спадає швидше, ніж інтенсивність флюоресценції, спостерігається незначне зменшення швидкості фотодеградації ДНК в присутності іонів нікелю. Із залежності співвідношення інтенсивностей фосфоресценції та флюоресценції від кількості іонів нікелю оцінено довжину середнього пробігу триплетного екситону, яка дорівнює приблизно довжині послідовності 20–30 пар основ ДНК. Зроблено припущення, що іони нікелю взаємодіють з зовнішніми структурами ДНК, які містять фосфатні групи, та не проникають всередину макромолекули.

Key words: DNA, metal ions, photodegradation, fluorescence, phosphorescence.