Kinetic Peculiarities of Nucleic Acid Elongation as a Multistage Cosequent Enzymatic Reaction

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The article investigates kinetics of nucleic acid elongation as a multistage consequent reaction curling up to cycle. There is represented a matematically precise proof of empiric formulae used to estimate elongation time depending on nucleotide chain length. There are given some estimations of characteristic elongation time for typical chain lengths, for example for new coronavirus (SARS-nCoV-2). There is also investigated stability of elongation kinetics and at typical chain lenghts is shown an existance of instable oscillating solution component in addition to main exponential component.

About the authors

A. V. Lukovenkov

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: luks.mipt@gmail.com
Russia, 119334, Moscow, Kosygina str., 4

V. I. Bykov

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University, Institute of Physicochemical Foundations of the Functioning of Neural Network
and Artificial Intellegence

Email: luks.mipt@gmail.com
Russia, 119334, Moscow, Kosygina str., 4; Russia, 119192, Moscow, Lomonosovsky avenue, 27/1, of. E801-E804, A818

S. D. Varfolomeev

Emanuel Institute of Biochemical Physics, Russian Academy of Sciences; Lomonosov Moscow State University, Institute of Physicochemical Foundations of the Functioning of Neural Network
and Artificial Intellegence; Lomonosov Moscow State University, Faculty of Chemistry, Department of Chemical Ensymology

Email: luks.mipt@gmail.com
Russia, 119334, Moscow, Kosygina str., 4; Russia, 119192, Moscow, Lomonosovsky avenue, 27/1, of. E801-E804, A818; Russia, 119192, Moscow, Kolmogorova str., 1, building 11b

References

  1. Mullis K.B., Smith M. The Polymerase Chain Reaction / Stockholm: Nobel media AB. Nobel Lecture. December 8, 1993. http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1993/mullis-lecture.html
  2. Saiki R., Scharf S., Faloona F., Mullis K., Horn G., Erlich H., Arnheim N. Enzymatic amplification of beta-globin genomic sequences and restriction site analysis for diagnosis of sickle cell anemia // Science. 1985. V. 230. P. 1350.
  3. Saiki R., Gelfand D., Stoffel S., Scharf S., Higuchi R., Horn G., Mullis K., Erlich H. Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase // Science. 1988. V. 239. № 4839. P. 487.
  4. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 isolate Wuhan-Hu-1, complete genome. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/MN908947.3.
  5. Higuchi R., Fockler C., Dollinger G., Watson R. Kinetic PCR Analysis. Real-time Monitoring of DNA Amplification Reactions // Biotechnology. 1993. № 11. P. 1025.
  6. Goidin D., Mamessier A., Staquet M.J., Schmitt D., Berthier-Vergnes O. Ribosomal 18S RNA prevails over glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and beta-actin genes as internal standard for quantitative comparison of mRNA levels in invasive and noninvasive human melanoma cell subpopulations // Analyt. Biochem. 2001. V. 295. № 1. P. 17.
  7. Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(–Delta Delta C(T)) method // Methods. 2001. V. 25. № 4. P. 402.
  8. Gevertz J.L., Dunn S.M., Roth Ch.M. Mathematical Model of Real-Time PCR Kinetics // Biotechnol. Bioengineering. 2005. V. 92. № 3. P. 346.
  9. Cheng S., Fockler C., Barnes W.M., Higuchi R. Effective Amplification of Long Targets from Cloned Inserts and Human Genomic DNA // Proc. Natl. Acad. Sci. 1994. V. 91. № 12. P. 5695.
  10. Sharkey D.J., Scalice E.R., Christy K.G., Atwood S.M., Daiss J.L. Antibodies as Thermolabile Switches: High Temperature Triggering for the Polymerase Chain Reaction // Biotechnology. 1994. V. 12. № 5. P. 506.
  11. Flory P.J. Principles of Polymer Chemistry. Ithaca, New York: Cornell University Press, 1953. 688 p.
  12. Constales D., Yablonsky G.S., Xi Y., Marin G.B. Egalitarian Kinetic Models: Concepts and Results // Energies. 2021. V. 14. P. 7230.
  13. A Basic Polymerase Chain Reaction Protocol. Integrated DNA Technologies. https://demo.toplogic.in/demo_tulasi_live/uploded_files/pear/act_ZIDFgwrWpkJB4RRcgmFD.pdf
  14. PCR Protocol for Taq DNA Polymerase with Standard Taq Buffer (M0273). New England Biolabs, Inc. https://international.neb.com/protocols/0001/01/01/taq-dna-polymerase-with-standard-taq-buffer-m0273
  15. Chen F., Pan Y., Liao Ch., Zhou Q., Zhang X., Song Y., Bi Y. Complete Genome Sequence of Porcine Circovirus 2d Strain GDYX // J. Virol. 2012. V. 22. № 86. P. 12 457.
  16. McCutcheon J.P., McDonald B.R., Moran N.A. Origin of an alternative genetic code in the extremely small and GC-rich genome of a bacterial symbiont // PLoS Genetics. 2009. V. 5. № 7. P. 1.
  17. Xiao Ch., Rossmann M.G. Structures of giant icosahedral eukaryotic dsDNA viruses // Curr. Opin. Virol. 2011. V. 1. № 2. P. 101.
  18. Schneiker S., Perlova O., Kaiser O., Gerth K., Alici A., Altmeyer M.O., Bartels D., Bekel T., Beyer S., Bode E., Bode H.B., Bolten C.J., Choudhuri J.V., Doss S., Elnakady Y.A. et al. Complete genome sequence of the myxobacterium Sorangium cellulosum. // Nat. Biotechnol. 2007. V. 25. № 11. P. 1281.
  19. Быков В.И., Луковенков А.В., Варфоломеев С.Д. Кинетика элонгации ДНК. // Докл. АН. 2017. Т. 474. № 3. С. 370.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (163KB)
Indexing metadata
3.

Download (24KB)
Indexing metadata


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».