Numéro |
J. Phys. II France
Volume 2, Numéro 9, September 1992
|
|
---|---|---|
Page(s) | 1769 - 1783 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/jp2:1992233 |
J. Phys. II France 2 (1992) 1769-1783
A study of the structure of highly concentrated phases of DNA by X-ray diffraction
D. Durand1, 2, J. Doucet1, 3 and F. Livolant41 L.U.R.E., Laboratoire CNRS-CEA-MEN, Bât. 209D, Université Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex, France
2 Laboratoire Léon Brillouin (CEA-CNRS), CE Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France
3 Laboratoire de Physique des Solides, Bât. 510, Université Paris-Sud, 91405 Orsay Cedex, France
4 Centre de Biologie Cellulaire (CNRS), 67 rue Maurice Günsbourg, 94205 Ivry-sur-Seine Cedex, France
(Received 18 March 1992, accepted in final form 5 June 1992)
Abstract
In aqueous solution, pure DNA forms multiple liquid crystalline and crystalline phases whose nature depends on the polymer
concentration. The following phase sequence is observed when the DNA concentration increases : isotropic
cholesteric
columnar hexagonal
crystalline phases. The aim of this work is to obtain structural information about the highly concentrated phases formed
by 500 Å long DNA molecules - in particular about the crystalline phases - by means of X-ray diffraction. We show that in
the two-dimensional (2D) ordered hexagonal phase a longitudinal order progressively appears between neighbouring DNA helices leading continuously to a three-dimensional (3D) ordered hexagonal phase. For higher
concentrations the specimens undergo a discontinuous transition towards an orthorhombic phase. The characteristic structural
parameters of these different phases have been determined. An important result is that the number of nucleotides per helix
turn decreases continuously, when the DNA concentration increases, from
at the cholesteric
hexagonal transition down to
without any apparent change of the B conformation of the molecules.
Résumé
L'ADN donne en solution aqueuse concentrée plusieurs phases cristallines liquides et cristallines. Quand la concentration
en ADN augmente, on observe la séquence de phases suivante : isotrope
cholestérique
colonnaire hexagonale
phases cristallines. Le but de ce travail était d'obtenir par diffraction des rayons X, des informations structurales sur
les phases très concentrées - en particulier sur les phases cristallines - formées par des fragments d'ADN de 500 Å de longueur.
Nous avons montré que dans la phase hexagonale ordonnée à 2 dimensions, un ordre longitudinal entre molécules d'ADN voisines
s'installe progressivement, et donne lieu à une phase hexagonale ordonnée à 3 dimensions. Quand la concentration en ADN croît encore, on observe une
transition discontinue vers une phase de symétrie orthorhombique. Les paramètres structuraux caractéristiques de ces différentes
phases ont été déterminés. Un résultat important est que le nombre de nucléotides par tour d'hélice décroît continûment, quand la concentration en ADN augmente, depuis 10,3
0,1 à la transition cholestérique
hexagonale, jusqu'à 9
0,1 pour les échantillons les plus concentrés ; par ailleurs, la conformation des molécules d'ADN semble ne subir aucun changement
et reste de
61.10 - 64.70 - 87.15
© Les Editions de Physique 1992