Biopolymers and Cell. 2011; 27(1): 74-81

АНАЛІЗ КОНФОРМАЦІЙНИХ МОЖЛИВОСТЕЙ МОЛЕКУЛИ 2-ДЕЗОКСИ-D-РИБОФУРАНОЗИ КВАНТОВО-МЕХАНІЧНИМ МЕТОДОМ ФУНКЦІОНАЛУ ГУСТИНИ

Ніколаєнко Т. Ю., Булавін Л. А., 1,2Говорун Д. М.

Київський національний університет імені Тараса Шевченка
вул. Володимирська 64, Київ, Україна, 01033

1 Інститут молекулярної біології і генетики НАН Українив
ул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680

2Інститут високих технологій, Київського національного університету імені Тараса Шевченка
пр. Академіка Глушкова 2 кор5, Київ, Україна, 03022

Мета. Виявити повне сімейство конформерів α- і β-аномерних форм молекули 2-дезокси-D-рибофуранози і встановити, чи може ця молекула слугувати моделлю цукрового залишку ДНК. Методи. Конформації молекули описано за допомогою чотирьох торсійних кутів (β, γ, ε і χ') та кута псевдообертання фуранозного кільця Р. У 810 стартових геометріях для всіх аномерів кожен з кутів β, γ, ε і χ' набував кожного із значень +60, –60 і 180, а кут псевдообертання фуранозного кільця при цьому – кожного з 10 різних значень. Оптимізацію геометрії проведено квантово-механічним методом функціоналу густини (DFT) з використанням обмінно-кореляційного функціоналу B3LYP і стандартного базисного набору 6-31G(d,p). Електронні енергії при оптимізованих геометріях розраховано методом MP2/6-311++G(d,p), а для енергетично найвигідніших конформерів α- і β-аномерних форм – методом MP2/cc-pVQZ. Ангармонійність власних коливань молекули описано в рамках спектроскопічної теорії збурень другого порядку (PT2). Результати. Одержано повні сімейства конформерів для двох аномерних форм молекули 2-дезокси-D-рибофуранози. Для α-аномера воно налічує 94 структури, для β-аномера – 107. Визначено, що в газовій фазі у термодинамічно рівноважній суміші α- і β-аномерів переважають представники α-сімейства у пропорції 82:18 %. У кожного з конформерів охарактеризовано ангармонійність його нормальних коливань. Висновки. Встановлено присутність B- та AII-ДНК-подібних структур у конформаційних сімействах обох аномерів. Показано, що врахування ангармонійності нормальних коливаль може істотно (більш ніж на kBT за нормальних умов) змінювати коливальну складову енергії Гіббса молекули.

 
   
Ключові слова: 2-дезокси-D-рибофураноза, конформаційний аналіз, розрахунки ab initio.  

резюме англійською

резюме російською