Стабілізація Вотсон-Криківських пар основ ДНК протонуванням: квантово-хімічне дослідження

Анотація

Напівемпіричним квантово-хімічним методом AMI встановлено, що одноразове проточування Вотсон-Криківських пар основ ДНК по місцях, які не беруть участі у водневому зв'язуванні, підвищує їхню стабільність. Найбільший енергетичний ефект спостерігається при протонуванні атомів O2 і O4 Thy пари Ade.Thy – він супроводжується перенесенням протона від атома N3 Thy⁺ до атома N1 Ade і суттєвою зміною геометричної структури пари. Найбільші геометричні збурення мають місце в парі Gua:Cyt*(O2), яка розкривається і стабілізується лише одним Н-зв'язком N4H...O6 (два інших Н-зв'язки при цьому розриваються). Вперше висловлено припущення, що проточування основ ДНК та їхніх Вотсон-Криківських пар є поліфункціональним фізико-хімічним механізмом, який може використовуватися як на етапі збереження генетичної інформації (стабілізація пар основ з метою запобігання їхньої модифікації), так і під час реплікації ДНК (підтримання ДНК-полімеразою канонічного таутомерного статусу основ, що одночасно поліпшує їхню здатність до комплементарного спарювання). Не виключається також, що проточування атома O2 Cyt пари Gua:Cyt є елементарним механізмом дії білків, від повідальних за розплітання ДНК