Biopolymers and Cell. 2011; 27(4): 291-299
КВАНТОВО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНФОРМАЦИОННЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МОЛЕКУЛЫ 5'-ДЕЗОКСИГУАНИЛОВОЙ КИСЛОТЫ
1Николаенко Т. Ю. , 1Булавин Л. А., 1,2Говорун Д. Н.
1Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко
01033, Украина, Киев, ул. Владимирская 64
2Институт молекулярной биологии и генетики Национальной академии наук Украины
ул. Академика Заболотного 150, Киев, Украина, 03680
Цель. Полный конформационный анализ изолированной молекулы 5'-дезоксигуаниловой
кислоты (дГК). Методы. Конформацию молекулы описывали при помощи торсионных углов
β=PO5'C5'C4',
γ=O5'C5'C4'C3', ε=C4'C3'O3'H03',
χ=O4'C1'N9H4
α'=C5'O5'POP ζ1=O5'POP1HP1
ζ2=O5'POP2HP2 угла P и амплитуды Vmax
псевдовращения фуранозного кольца. Стартовые геометрии создавали на основе ранее
полученных семейств конформеров молекул 2'-дезоксигуанозина, метилдигидрофосфата
и 1,2-дидезоксирибофуранозы-5-фосфата. Оптимизацию геометрии проводили на уровне
теории DFT B3LYP/6-31G(d,p), а расчет электронных энергий – MP2/ 6-311++G(d,p).
Результаты. Выявлены 745 конформеров изолированной молекулы дГК с относительными
энергиями Гиббса при нормальных условиях в пределах 0÷16,4 ккал/моль. Охарактеризовано
влияние конформации молекулы на длины химических связей, величины валентных, а также
эндои экзоциклических торсионных углов нуклеотидной основы. Выводы. Установлено, что
наиболее энергетически выгодный конформер имеет syn-ориентацию основания и
C1'exo-конформацию фуранозного кольца. Среди найденных конформеров структура
13 подобна таковой нуклеотидов ДНК в AI-, AII-, BI-, ZIили ZII-формах, причем
наименьшей энергией Гиббса (G = 9,1 ккал/моль) среди них обладает BI-ДНК-подобный.
Продемонстрирована роль внутримолекулярных H-связей в стабилизации пространственной
структуры конформеров.
|
|
| Ключевые слова: 5'-дезоксигуаниловая кислота, конформационный анализ, ДНК, расчеты ab initio |