Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1062110.32607/20758251-2012-4-4-78-90Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleGold Nanoparticle Clusters in Quasinematic Layers of Liquid-Crystalline Dispersion Particles of Double-Stranded Nucleic AcidsКластеры из наночастиц золота в квазинематических слоях частиц жидкокристаллических дисперсий двухцепочечных нуклеиновых кислотYevdokimovYu. M.ЕвдокимовЮ. M.
Russian Federation
yevdokim@eimb.ruSalyanovV. I.СаляновВ. И.
Russian Federation
yevdokim@eimb.ruKatzE. I.КацE. И.
Russian Federation
yevdokim@eimb.ruSkuridinS. G.СкуридинС. Г.
Russian Federation
yevdokim@eimb.ruEngelhardt Institute of Molecular Biology, Russian Academy of SciencesИнститут молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАНLandau Institute for Theoretical Physics, Russian Academy of SciencesИнститут теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН1512201244VOL 4, NO4 (2012)ТОМ 4, №4 (2012)789017012020Copyright ©; 2012, Yevdokimov Y.M., Salyanov V.I., Katz E.I., Skuridin S.G.Copyright ©; 2012, Евдокимов Ю.M., Салянов В.И., Кац E.И., Скуридин С.Г.2012Yevdokimov Y.M., Salyanov V.I., Katz E.I., Skuridin S.G.Евдокимов Ю.M., Салянов В.И., Кац E.И., Скуридин С.Г.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10621

This work is devoted to the investigation of the methanogenic archaea involved in anaerobic digestion of cattle manure and maize straw on the basis of terminal restriction fragment length polymorphism (TRFLP) analysis of archaeal 16S rRNA genes. The biological diversity and dynamics of methanogenic communities leading to anaerobic degradation of agricultural organic wastes with biogas production were evaluated in laboratory-scale digesters. T-RFLP analysis, along with the establishment of archaeal 16S rRNA gene clone libraries, showed that the methanogenic consortium consisted mainly of members of the genera Methanosarcina and Methanoculleus, with a predominance of Methanosarcina spp. throughout the experiment.

Рассмотрено действие наночастиц золота на частицы холестерических жидкокристаллических дисперсий, сформированных из двухцепочечных молекул ДНК и поли(1)Хполи(С). Показано, что наночастицы малого размера (~ 2 нм) индуцируют два разных процесса: (1) переход холестерической структуры частицы дисперсии в нематическую, сопровождаемый быстрым уменьшением амплитуды аномальной полосы в спектре кругового дихроизма, и (2) формирование кластеров из наночастиц золота в «свободном пространстве» между соседними молекулами ДНК, фиксированными в структуре квазинематических слоев частиц дисперсии, сопровождаемое медленным развитием полосы поверхностного плазмонного резонанса. Изучено действие разных факторов на эти процессы. Высказаны предположения о возможных механизмах фиксации наночастиц золота между соседними молекулами нуклеиновых кислот в квазинематических слоях.

archaeal 16S rRNA genesT-RFLP analysisbiogas productionmethanogensДНКполи(I)×поли(C)жидкокристаллические дисперсии нуклеиновых кислотнаночастицы золотакруговой дихроизмповерхностный плазмонный резонансцитотоксичность наночастицThis work was supported by the Federal Target-Oriented Program “Research and Elaboration of Priority Directions of Science and Engineering Development of the Scientific-Engineering Complex of Russia for 2007–2013” (Government Contract No. 14.527.12.0012 dated October 13, 2011; application code «2011-2.7-527-012-001») and by the Russian Foundation for Basic Research (project No. 11-04-00118-a).Работа поддержана ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы» в рамках государственного контракта № 14.527.12.0012 от 13 октября 2011 г.; шифр заявки «2011-2.7-527-012-001», а также РФФИ (проект № 11-04-00118-а).Дыкман Л.А., Богатырев В.А., Щеголев С.Ю., Хлебцов Н.Г Золотые наночастицы: синтез, свойства, биомедицинское применение. М.: Наука, 2008. 318 с.Wiwanitkit V., Sereemaspun A., Rojanathanes R. // Fertil. Steril. 2009. V. 91. № 1. P. e7-e8.Захидов С.Т., Маршак Т.Л., Малонина Е.А., Кулибин А.Ю., Зеленина И.А., Павлюченкова О.В., Рудой В.М., Дементьева О.В., Скуридин С.Г., Евдокимов Ю.М. // Биол. мембраны. 2010. Т. 27. № 4. С. 349-353.Kang B., Mackey M.A., El-Sayed M.A. // J. Am. Chem. Soc. 2010. V. 132. № 5. P 1517-1519.Tsoli M., Kuhn H., Brandau W., Esche H., Schmid G. // Small. 2005. V. 1. № 8-9. P 841-844.Yevdokimov Yu.M., Skuridin S.G., Salyanov V.I., Popenko V.I., Rudoy V.M., Dement’eva O.V., Shtykova E.V. // J. Biomater. Nanobiotechnol. 2011. V. 2. № 4. P. 461-471.Евдокимов Ю.М., Салянов В.И., Семенов С.В., Скуридин С.Г Жидкокристаллические дисперсии и наноконструкции ДНК. М.: Радиотехника, 2008. 296 с.Livolant F., Leforestier A. // Prog. Polym. Sci. 1996. V. 21. № 6. P 1115-1164.Leforestier A., Livolant F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. № 23. P. 9157-9162.Leforestier A., Livolant F. // J. Mol. Biol. 2010. V. 396. № 2. P. 384-395.Schmid G., Klein N., Korste L. // Polyhedron. 1988. V. 7. № 8. P. 605-608.Li H., Rothberg L. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004. V. 101. № 39. P. 14036-14039.Storhoff J.J., Mucic R.C., Mirkin C.A. // J. Cluster Sci. 1997. V. 8. № 2. P. 179-216.Keating C.D., Kovaleski K.M., Natan M.J. // J. Phys. Chem. B. 1998. V. 102. № 47. P. 9404-9413.Harada G., Sakurai H., Matsushita M.M., Izuoka A., Sug-awara T. // Chem. Lett. 2002. V. 31. № 10. P. 1030-1031.Tkachenko A.G., Xie H., Coleman D., Glomm W., Ryan J., Anderson M.F., Franzen S., Feldheim D.L. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. № 16. P. 4700-4701.Katz E., Willner I. // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2004. V. 43. № 45. P. 6042-6108.Хлебцов Н.Г., Дыкман Л.А., Краснов Я.М., Мельников А.Г. // Коллоид. журн. 2000. Т. 62. № 6. С. 765-779.Westcott S.L., Oldenburg S.J., Lee T.R., Halas N. J.J. // Chem. Phys. Lett. 1999. V. 300. № 5-6. P. 651-655.Kelly K.L., do Coronado E., Zhao L.L., Schatz G.C. // J. Phys. Chem. B. 2003. V. 107. № 3. P. 668-677.Schmitt J., Decher G., Dressick W. J., Brandow S.L., Geer R.E., Shashidhar R., Calvert J.M. // Adv. Mater. 1991. V. 9. № 1. P. 61-65.Grabar K.C., Freeman R.G., Hommer M.B., Natan M.J. // Anal. Chem. 1995. V. 67. № 4. P. 735-743.Turkevich J., Stevenson P.C., Hillier J. // Discuss. Faraday Soc. 1951. V. 11. P. 55-75.Brown K.R., Walter D.G., Natan M.J. // Chem. Mater. 2000. V. 12. № 2. P. 306-313.Duff D.G., Baiker A., Edwards P.P. // Langmuir. 1993. V. 9. № 9. P. 2301-2309.Noginov M.A., Zhu G., Belgrave A.M., Bakker R., Shalaev V.M., Narimanov E. E., Stout S., Herz E., Suteewong T., Wiesner U. // Nature. 2009. V. 460. № 7259. P. 1110-1113.Grasso D., Fasone S., La Rosa C., Salyanov V. // Liq. Crystals. 1991. V. 9. № 2. P 299-305.Grasso D., Campisi R.G., La Rosa C. // Thermochim. Acta. 1992. V. 19. № 1. P 239-245.Loweth C.J., Caldwell W.B., Peng X., Alivisatos A.P, Schultz P.G. // Angew. Chem. Int. Ed. 1999. V. 38. № 12. P. 1808-1812.Kumar A., Pattarkine M., Bhadbhade M., Mandale A.B., Ganesh K.N., Datar S.S., Dharmadhikari C.V., Sastry M. // Adv. Mater. 2001. V. 13. № 5. P. 341-344.Liu Y., Meyer-Zaika W., Franzka S., Schmid G., Tsoli M., Kuhn H. // Angew. Chem. Int. Ed. 2003. V. 42. № 25. P. 28532857.Скуридин С.Г., Дубинская В.А., Рудой В.М., Дементьева О.В., Захидов С.Т., Маршак Т.Л., Кузьмин В.А., Попенко В.И., Евдокимов Ю.М. // Докл. АН. 2010. Т. 432. № 6. С. 838-841.Жеренкова Л.В., Комаров П.В., Халатур П.Г. // Коллоид. журн. 2007. Т. 69. № 5. С. 753-765.Herne T.M., Tarlov M.J. // J. Am. Chem. Soc. 1997. V. 119. № 38. P 8916-8920.Petrovykh D.Y., Kimura-Suda H., Whitman L.J., Tarlov M.J. // J. Am. Chem. Soc. 2003. V. 125. № 17. P. 5219-5226.Parak W.J., Pellegrino T., Micheel C.M., Gerion D., Williams S.C., Alivisatos A. Paul. // Nano Lett. 2003. V. 3. № 1. P. 33-36.Kira A., Kim H., Yasuda K. // Langmuir. 2009. V. 25. № 3. P. 1285-1288.Mirkin C.A., Letsinger R.L., Mucic R.C., Storhoff J.J. // Nature. 1996. V. 382. № 6592. P 607-609.Sastry M., Kumar A., Datar S., Dharmadhikari C.V., Gahesh K.N. // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78. № 19. P. 2943-2945.Warner M.G., Hutchison J.E. // Nat. Materials. 2003. V. 2. P 272-277. doi:10.1038/nmat853.Link S., El-Sayed M.A. // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103. № 40. P. 8410-8426.Haiss W., Thanh N.T.K., Aveyard J., Fernig D.G. // Anal. Chem. 2007. V. 79. № 11. P. 4215-4221.Rechberger W., Hohenau A., Leitner A., Krenn J.R., Lamprecht B., Aussenegg F.R. // Opt. Commun. 2003. V. 220. № 1-3. P. 137-141.Kamat PV. // J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106. № 32. P. 7729-7744.Storhoff J.J., Lazarides A.A., Mucic R.C., Mirkin C.A., Let-singer R.L., Schatz G.C. // J. Am. Chem. Soc. 2000. V. 122. № 19. P. 4640-4650.Grabar K.C., Smith P.C., Musick M.D., Davis J.A., Walter D.G., Jackson M.A., Guthrie A.P., Natan M.J. // J. Am. Chem. Soc. 1996. V. 118. № 5. P. 1148-1153.Biggs S., Mulvaney P., Zukovski C.F., Grieser F. // J. Am. Chem. Soc. 1994. V. 116. № 20. P. 9150-9157.Thompson D.W., Collins I.R. // J. Colloid. Interface Sci. 1992. V. 152. № 1. P. 197-204.Евдокимов Ю.М., Салянов В.И., Скуридин С.Г. Наноструктуры и наноконструкции на основе ДНК. М.: Сайнс-Пресс, 2010. 254 с.Maia Neto P.A., Lambrecht A., Reynaud S. // Phys. Rev. А. 2008. V. 78. № 1. 012115. [4 pages].Casimir H.B.G. // Proc. K. Ned. Akad. Wet. 1948. V. 51. P. 793-795.Мостепаненко В.М, Трунов Н.Н. // Успехи физ. наук. 1988. Т. 156. № 5. С. 385-426.Rodriguez A.W., Capasso F., Johnson S.G. // Nat. Photonics. 2011. V. 5. № 4. P. 211-221.Dzyaloshinskii I.E., Lifshitz E.M., Pitaevskii L.P. // Adv. Phys. 1961. V. 10. № 38. P. 165-209.Chan H.B., Bao Y., Zou J., Cirelli R.A., Klemens F., Mansfield W.M., Pai C.S. // Phys. Rev. Lett. 2008. V. 101. № 3. 030401.