Tag Archives: водневі зв’язки
Енергетичні, конформаційні та електронно-топологічні властивості 2′,3′-дидегідро-2′,3′-дидезокситимідину: квантово-хімічне дослідження
А. Г. Пономарьова, Є. П. Юренко, Р. О. Жураківський
Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, Київ;
e-mail: a.g.ponomareva@gmail.com; yevgen.yurenko@gmail.com; roman@zhr.org.ua
Вперше представлено результати повного квантово-хімічного конформаційного аналізу методом MP2/6-311++G(d,p)//DFT B3LYP/6-31++G(d,p) 2′,3′-дидегідро-2′,3′-дидезокситимідину (d4T), відомого у фармакології як ставудин. На поверхні потенційної енергії молекули виявлено 19 мінімумів, які відповідають стійким конформерам. Ідентифіковано вісім типів специфічних внутрішньомолекулярних взаємодій, що визначають конформаційну поведінку d4T: O5′H∙∙∙O2, C1′H′∙∙∙O2, C6H∙∙∙O5′, C6H∙∙∙O4′, C5′H1′∙∙∙O2, C5′H2′∙∙∙O2, C6H∙∙∙H1′C5′ і C2′∙∙∙O2. Одержані результати підтверджують існуючі уявлення про те, що біологічна активність d4T, передусім, полягає у тому, що він є термінатором синтезу полінуклеотидного ланцюга в напрямку 5′-3′, конкуруючи з канонічним dT за зв’язування з активним центром ВІЛ-1 зворотної транскриптази.
Конформаційна ємність молекули 5′-дезоксіаденілової кислоти: квантово-механічне дослідження методом функціоналу густини
Т. Ю. Ніколаєнко1, Л. А. Булавін1, Д. М. Говорун1,2
1Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна;
2Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ;
е-mail: tim_mail@ukr.net
Квантово-механічним методом функціоналу густини на рівні теорії MP2/6-311++G(d,p) // DFT B3LYP/6-31G(d,p) проведено повний конформаційний аналіз молекули 5′-дезоксіаденілової кислоти. Виявлено 726 її конформерів із відносними енергіями Гіббса від 0 до 12,1 ккал/моль за нормальних умов. Встановлено, що енергетично найвигіднішою є структура із «північною» (N) конформацією фуранозного кільця та syn-орієнтацією нуклеотидної основи, стабілізована внутрішньомолекулярними водневими зв’язками OP1HP1∙∙∙N3 та O3′H∙∙∙OP. Структура чотирьох із виявлених конформерів подібна до структури нуклеотидів ДНК у AI-, і чотирьох – у BI-формі. Структура одного із одержаних конформерів 5′-дезоксіаденілової кислоти (з відносною енергією ΔG = 5,4 ккал/моль) близька до відомої кристалічної структури гідрату натрієвої солі цієї молекули, встановленої методами рентгеноструктурного аналізу. Показано, що найчутливішими до конформації молекули є заряди атомів C4′ і C5′. Продемонстровано роль внутрішньомолекулярних водневих зв’язків типу OH∙∙∙N у формуванні просторової структури молекули.
Конформаційна ємність 2′,3′-дидегідро-2′,3′-дидезоксіаденозину як ключ до розуміння його біологічної активності: результати квантово-хімічного моделювання
А. Г. Пономарьова1, Є. П. Юренко1, Р. О. Жураківський1, Д. М. Говорун1,2
1Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, Київ;
2Інститут високих технологій, Київський національний університет
імені Тараса Шевченка, Україна;
е-mail: yevgen.yurenko@gmail.com
На рівні теорії MP2/6-311++G(d,p)//DFT B3LYP/6-31G(d,p) вперше проведено вичерпний конформаційний аналіз біологічно активного нуклеозиду 2′,3′-дидегідро-2′,3′-дидезоксіаденозину (d4A). Представлено основні геометричні, енергетичні та полярні характеристики 21 конформера d4A, а також основні конформаційні рівноваги за нормальних умов. Методом аналізу топології електронної густини встановлено, що молекула d4A стабілізується вісьмома типами внутрішньомолекулярних взаємодій: O5′H…N3, O5′H…C8, C8H…O5′, C2′H…N3, C5′H1…N3, C5′H2…N3 та C8H…H1/2C5′. Результати конформаційного аналізу дозволяють припустити, що біологічна активність d4A, швидше за все, полягає в тому, що він є термінатором синтезу полінуклеотидного ланцюга у напрямку 5′-3′, конкуруючи з канонічним 2′-дезоксіаденозином за зв’язування з активним центром відповідних ензимів.
Повне конформаційне сімейство 2′,3′-дидегідро-2′,3′-дидезоксигуанозину: квантово-хімічне та електронно-топологічне дослідження
А. Г. Пономарьова1, Є. П. Юренко1,2,3,
Р. О. Жураківський1,2, Д. М. Говорун1,2,3
1Інститут молекулярної біології та генетики НАН України, Київ;
e-mail: yevgen.yurenko@gmail.com;
2Науковий та освітній центр «Державна ключова лабораторія молекулярної
та клітинної біології», Київ, Україна;
3Київський національний університет імені Тараса Шевченка,
Інститут високих технологій, Україна;
e-mail: dhovorun@imbg.org.ua
Вперше на рівні теорії MP2/6-311++G(d,p)//DFT B3LYP/6-31G(d,p) проведено повний конформаційний аналіз 2′,3′-дидегідро-2′,3′-дидезоксиагуанозину (d4G), біологічно активного нуклеозиду – інгібітора ВІЛ-зворотної транскриптази (ЗТ). Представлено основні геометричні, енергетичні та полярні характеристики знайдених 20 конформерів, а також основні конформаційні рівноваги за нормальних умов. Встановлено, що d4G стабілізується дев’ятьма типами внутрішньомолекулярних специфічних зв’язків: O5′H…N3, O5′H…C8, C8H…O5′, C2′H…N3, C5′H1…N3, C5′H2…N3, C8H…H1′C5′, C8H…H2′C5′ та N2H1…O5′. Одержані результати підтверджують, що біологічна активність d4G пов’язана з термінацією синтезу полінуклеотидного ланцюга у напрямку 5′-3′ шляхом конкуренції з канонічним 2′-дезоксигуанозином за зв’язування із активним центром ензиму.