Tag Archives: міжмолекулярні водневі зв’язки
Структурно-енергетичні властивості чотирьох конфігурацій пар основ ДНК А•Т і G•C
О. О. Броварець
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ;
Науково-навчальний центр «Державна ключова лабораторія молекулярної
і клітинної біології», Київ, Україна;
Інститут високих технологій Київського національного університету
імені Тараса Шевченка, Українa;
e-mail: brovarets@list.ru
Методами неемпіричної квантової хімії на рівні теорії MP2/6-311++G(2df,pd)//B3LYP/6-311++G(d,p) вперше показано, що гугстинівська, обернена гугстинівська, вотсон-криківська і обернена вотсон-криківська конфігурації пар основ ДНК A·T i G·C є ізоелектронними та ізоморфними структурами з близькими динамічними властивостями. Спираючись на ці результати, постульовано неіонізаційний механізм «дихання» пари основ ДНК G·C за Гугстином, а саме – перетворення таутомеризованої (льовдінівської) пари G*·C*, яка має вотсон-криківську геометрію, в гугстинівську електронейтральну пару G*·C* Н, яка стабілізується трьома Н-зв’язками O6H…N4, N3H…N7 i C8H…O2. Припускається, що такий сценарій розвитку подій спрацьовує в тому разі, коли ДНК знаходиться не у водному розчині, а функціонує разом із протеїнами і протонування цитозину за атомом N3 унеможливлене.
За яких умов вотсон-криківська пара основ ДНК G•C набуває всіх чотирьох конфігурацій, характерних для вотсон-криківської пари основ ДНК A•T?
О. О. Броварець
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ;
Науково-навчальний центр «Державна ключова лабораторія молекулярної
і клітинної біології», Київ, Україна;
Інститут високих технологій Київського національного університету
імені Тараса Шевченка, Українa;
e-mail: brovarets@list.ru
На рівні теорії MP2/6-311++G(2df,pd)//B3LYP/6-311++G(d,p) вперше показано, що льовдінівська пара основ G*·C* L, утворена мутагенними таутомерами, може набувати, як і вотсон-криківська пара основ ДНК A·T, чотирьох біологічно важливих конфігурацій, а саме: вотсон-криківської, оберненої вотсон-криківської, гугстинівської і оберненої гугстинівської. Цей факт демонструє доволі неочікувану роль таутомеризації однієї із вотсон-криківських пар основ ДНК, зокрема подвійним перенесенням протону: саме таутомеризація G·C→G*·C* дозволяє подолати стеричні перепони для реалізації вищезгаданих конфігурацій. Обговорюються геометричні, електронно-топологічні та енергетичні характеристики Н-зв’язків, що стабілізують досліджені пари, а також енергетичні характеристики останніх.