Biopolym. Cell. 2003; 19(4):382-385.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.00066C
Молекулярна біофізика
Чи є комплементарність основ у ДНК іманентною фізико-хімічною властивістю самих основ? Результати неемпіричного квантово-хімічного дослідження
1Кречківська О. М., 1Косач Д. А., 2Судаков О. О., 1, 2, 3Говорун Д. М.
  1. Національний університет «Києво-Могилянська академія»
    вул. Г. Сковороди 2, Київ, Україна, 04655
  2. Київський національний університет імені Тараса Шевченка
    вул. Володимирська 64, Київ, Україна, 01033
  3. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680

Abstract

У рамках «гідрофобного сценарію» функціонування ДНК із залученням неемпіричних квантово-хімічних розрахунків на рівні теорії B3LYP/6-31++G(d,p) автори впериіе доходять висновку про те, що комплементарність основ у природній ДНК не є іманентною фізико-хімічною вла­стивістю самих основ, а їхня прототропна таутомерія – перехід Gua із кетонної в енольну форму, a Cyt – із амінної в імінну – це джерело спонтанних точкових мутацій під час біосинтезу ДНК Отриманий ряд термодинамічної стабільності квазіізоморфних пар основ Gua:Cyt > Thy:Gua (енол) > Ade:Cyt(iMiHo) > Ade:Thy дозволяє пояснити так звану асиметрію точкових мутацій протягом біосинтезу ДНК. Це, в свою чергу, свідчить про адекватність висловлених припущень, одержаних даних і зроблених на їхній основі висновків.
Повний текст: (PDF, українською)

References

[1] Watson JD, Crick FH. Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid. Nature. 1953;171(4356):737-8.
[2] Saenger W. Principles of nucleic acid structure. New York: Springer, 1984; 556 p.
[3] Dolinnaya NG, Gryaznova OI. Complexes of oligo(poly)nucleotides with structural anomalies. Russ Chem Rev. 1989; 58 (8):758-77.
[4] Watson JD, Crick FHC. Genetic implication of the structure of desoxyribonucleic acid. Nature. 1953; 171(4361):964-7.
[5] Leszczynski J. Isolated, solvated and complexed nucleic acid bases: structures and properties. Adv Mol Struct Res. 2000; 6:209-65.
[6] Danilov VI, Kventsel GF. Electronic submission to the theory of point mutations. Kiev: Naukova Dumka, 1971; 84 p.
[7] Rein R. Biomolecular interactions. Structure-function of nucleic acids based on the interaction of their components. In : Intermolecular interactions: from diatomics to biopolymers. Ed Pullman B. (Perspectives in Quantum Chemistry & Biochemistry). John Wiley & Sons Ltd. 1978. 447 p.
[8] Goodman MF. DNA models. Mutations caught in the act. Nature. 1995;378(6554):237-8.
[9] Goldovsky AM. Is water implied in the construction of life-capable structure? Biofizika. 1979;24(4):755-6.
[10] Reddy CK, Das A, Jayaram B. Do water molecules mediate protein-DNA recognition? J Mol Biol. 2001;314(3):619-32.
[11] Petruska J, Sowers LC, Goodman MF. Comparison of nucleotide interactions in water, proteins, and vacuum: model for DNA polymerase fidelity. Proc Natl Acad Sci U S A. 1986;83(6):1559-62.
[12] Kiefer JR, Mao C, Braman JC, Beese LS. Visualizing DNA replication in a catalytically active Bacillus DNA polymerase crystal. Nature. 1998;391(6664):304-7.
[13] Doubli? S, Tabor S, Long AM, Richardson CC, Ellenberger T. Crystal structure of a bacteriophage T7 DNA replication complex at 2.2 A resolution. Nature. 1998;391(6664):251-8.
[14] Simonson T, Brooks CL. Charge screening and the dielectric constant of proteins: insights from molecular dynamics. J Am Chem Soc. 1996;118(35):8452–8. :
[15] Schmidt MW, Baldridge KK, Boatz JA, Elbert ST, Gordon MS, Jensen JH, Koseki S, Matsunaga A, Nguyen KA, Su SJ, Windus TL, Dupuis M, Montgomery J. General atomic and molecular electronic structure system. J Comp Chem. 1993;14(11):1347–63.
[16] Boys SF, Bernardi F. The calculation of small molecular interactions by the differences of separate total energies. Some procedures with reduced errors. Mol Phys. 1970;19(4):553–66.
[17] Krechkivs'ka OM, Kosach DA, Hovorun DM. How DNA-polymerase minimizes the level of spontaneous mistakes in the synthesis of DNA caused by prototropic tautomerism of nucleotide bases: a possible physico-chemical mechanism and its quantum-mechanical justification. Dopovidi Nats Akad Nauk Ukrainy. 2002; (11):155-9.
[18] Krechkivska OM, Kosach DA, Hovorun DM. How does DNA-polimerase keep nucleotide basis in canonical tautomeric form: a simple physical mechanism. Nauk Zapysky NAUKMA. 2002; 20(2):517-20.
[19] Ahn J, Werneburg BG, Tsai MD. DNA polymerase beta: structure-fidelity relationship from Pre-steady-state kinetic analyses of all possible correct and incorrect base pairs for wild type and R283A mutant. Biochemistry. 1997;36(5):1100-7.