ДНК, стэкинг оснований

Элементы вторичной структуры РНК располагаются друг относительно друга так, чтобы обеспечить максимальный стэкинг оснований в макромолекуле в целом. [c.41]

Анализ кристаллической структуры спиральных молекул нуклеиновых кислот показывает, что плоскости следующих друг за другом оснований практически параллельны и в значительной мере перекрываются двугранный угол между соседними плоскостями не превышает 20° (эти особенности отчетливо видны в структуре двойной спирали ДНК на рис. 3.12). Является ли такое стопочное расположение (стэкинг) оснований следствием геометрических ограничений, налагаемых на углы вращения остова специфической гео- [c.302]

КОНСТАНТЫ АССОЦИАЦИИ И ЗНАЧЕНИЯ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ ПРЕДПОЛАГАЕМОГО СТЭКИНГА ОСНОВАНИЙ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ ПРИ 25°С [c.309]

В основе неограниченной ассоциации скорее всего лежит стэкинг оснований. [c.321]

Из гл. 5 известно, что мочевина увеличивает растворимость в водных растворах аминокислот с неполярными боковыми группами. Отсюда можно заключить, что она будет разрушать гидрофобные взаимодействия. Поэтому в той степени, в какой стэкинг оснований стабилизирован гидрофобными взаимодействиями, мочевина должна дестабилизировать стэкинг в одноцепочечных структурах и в двойных спиралях нуклеиновых кислот, чему имеются экспериментальные подтверждения. [c.321]

ИЗМЕНЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ ПОЛОС КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ ПРИ ВОЗРАСТАНИИ СТЕПЕНИ УПОРЯДОЧЕННОСТИ (ОБРАЗОВАНИЕ ПАР ИЛИ СТЭКИНГ ОСНОВАНИЙ) НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ > [c.122]

Угол между участвующими в стэкинге основаниями в АрА [c.252]

Учет взаимодействия между местами связывания приводит к дальнейшему усложнению модели. Притяжение связанных лигандов, или кооперативное взаимодействие, может иметь различную природу. Соседние лиганды, связанные с наружной поверхностью спирали, могут взаимодействовать непосредственно. Например, между связанными с фосфатными группами плоскими молекулами катионов может возникать взаимодействие, аналогичное стэкингу оснований внутри спирали. Связывание, которое сопровождается нарушением спиральной структуры, будет приводить к увеличению вероятности связывания с соседними участками, если это нарушение затрагивает не только саму область связывания, но распространяется и дальше. Допустим, например, что лиганд стабилизирует петли. Инициация петли затруднена, а ее увеличение при связывании следуюшей молекулы лиганда будет происходить значительно легче. [c.364]

Кинетические процессы, соответствующие конформационным изменениям в нуклеиновых кислотах, характеризуются широким диапазоном времен релаксации. Образование изолированных пар оснований и стэкинга оснований происходит за время порядка наносекунд. Короткие двойные спирали могут образовываться с константой скорости около 10 М с При этом быстро образуется неустойчивый зародыш спирали, а лимитирующей стадией является, по-видимому, образование второй или третьей пары затем происходит быстрый рост спирали. Кинетика денатурации коротких спиралей оказывается очень быстрой и характеризуется высокой энергией активации. Напротив, кинетика плавления ДНК очень сложна и может быть очень медленной. Это связано с расплетанием частично денатурированной двойной спирали, которое лимитируется трением. [c.380]

Величина в пуринов и пиримидинов понижается по мере того, как плоскости их колец становятся параллельными и кольца сближаются друг с другом (по мере увеличения стэкинга). Величина понижается в следующем ряду свободное основание > основание в составе одноцепочечного полинуклеотида, не имеющего стэкинга, > основание в составе одноцепочечного полинуклеотида со стэкингом > основание в составе двухцепочечного полинуклеотида. [c.392]

С = и [93, 94]. Природа сил, обеспечивающих стэкинг-взаимодействие, различна. Отчасти, стэкинг обусловлен взаимодействием между индуцированными диполями, образованными тс-электронами оснований. При исследовании димеризации кофеина в воде показано [95], что она имеет характер, типичный для комплексов с переносом заряда, а димер af является слабо п-связанным молекулярным комплексом. Кроме того, эти структуры наиболее стабильны в водных растворах, что указывает на важную роль гидрофобных взаимодействий в стабилизации стопкообразных структур. Известно, что стэкинг представляет собой сильно экзотермический процесс (AS < 0,1Д// > TAS). В то же время, гидрофобные взаимодействия являются эндотермическими и, следовательно, определяются энтропией (Д5 > 0). Поэтому нельзя безоговорочно утверждать, что гидрофобные взаимодействия являются главными силами, обеспечивающими стэкинг нуклеиновых оснований в воде. Такие выводы базируются, главным образом, на положительных значениях энтальпии и энтропии, сопутствующих гидрофобным эффектам, а также на нулевом изменении теплоемкости при переносе оснований из органических сред в воду. Однако, это не означает, что полученные в настоящее время экспериментальные результаты однозначно исключают любое участие гидрофобных эффектов в стэкинг-взаимодействиях. Интересный подход к исследованию энергетики стэкинга оснований разработали Синаноглу и Абдулнур [96]. Они развили идею о том, что поверхностное натяжение наряду с другими факторами играет важную роль в образовании стопкообразных структур. Очевидно, что для создания отдельных полостей для каждого основания необходимо совершить больше работы, чем для создания одной большой полости, которая вместит все основания без растворителя между ними. Следовательно, будет наблюдаться тенденция к упаковке оснований в одну полость. Возможно, вода проявляет такую сильную тенденцию к стабилизации стопочных структур из-за того, что она обладает относительно высоким поверхностным натяжением (-72 дин см ) по сравнению, например, с этанолом (22 дин см" ). Разница в энергии, [c.236]

Другой характер носит вторичная структура неспаренных участков, таких как петли и акцепторный еССА-конец. Здесь часто имеется односпиральное расположение нескольких остатков, поддерживаемое межплоскостными взаимодействиями ( стэкинг ) оснований. Структура антикодоновой петли представляет особый интерес (рис. 20) три основания антикодона и два последующих основания, примыкающие к нему с З -стороны, находятся в едином стэкинге друг с другом и образуют однотяжевую правозакрученную спираль со своеобразными параметрами, так что первое основание антикодона помещается на самой [c.36]

Этот факт подтверждает другие данные [88—93], главным образом, основанные на гипохро-мизме УФ-спектров, свидетельствующие о существовании упорядоченной за счет стэкинга оснований структуры в нейтральных водных растворах поли-А. Плавление этой структуры, если судить по изменениям интенсивно- [c.427]

Случаи одновременного существования А- и В-форм в пределах одной двухцепочечной молекулы пока не обнаружены. Основываясь на изменении в угле наклона пары к оси спирали, Страсер и Арнотт указали на то, что в месте стыка А- и В-спиралей должен образовываться изгиб, если сохраняется непрерывность стэкинга оснований в этой точке. С другой стороны, была выдвинута гипотеза, что при синтезе ДНК могут использоваться РНК-затравки. В таком случае на начальных стадиях синтеза ДНК должна реализовываться следующая структура [c.176]

Условия, необходимые для стэкинга оснований, интенсивно исследовались путем анализа свойств одноцепочечных полинуклеотидов в растворе, особенно полиадениловой кислоты. Наиболее плодотворным оказалось в этом отнощении изучение оптических свойств растворов. На рис. 6.11 сопоставлены спектры поглощения АМР и poly (А) в растворах, содержащих эквивалентное количество нуклеотидных остатков. Интегральное поглощение poly (А) существенно меньще, чем поглощение составляющих ее мономеров, — эффект, известный под названием гипохромизма (см. гл. 7, где обсуждаются оптические явления). Кроме того, длина волны, отвечающая максимуму поглощения poly (А) при нейтральных pH, на 3 нм меньще, чем соответствующая величина для АМР. Однако эта значительная разница в поглощении постепенно уменьщается при повы-щении температуры. [c.304]

Изучение других спектроскопических свойств (таких, как круговой дихроизм) дает аналогичные результаты и свидетельствует о том, что в poly (А) происходят температурные изменения, не наблюдающиеся в АМР. Объяснить все эти данные можно тем, что стэкинг оснований постепенно уменьшается с ростом температуры (см. гл. 7, где обсуждаются физические основы гипохромизма в стопочных структурах). [c.304]

Свободную энергию, значения которой приведены в табл. 6.4, нельзя прямо сопоставлять с энергией стэкинга оснований в полинуклеотидной цепи, поскольку первая из них вычислена с учетом добавочного члена -/ 71п 55,6 (см. гл. 5). Таким образом, для более корректного сопоставления ко всем величинам, приведенным в таблице, следует прибавить — гГ1п55,6 = —2,4 ккал моль . Так, для дезоксиаденозина получаем при 25 ° С величину — 3,9 ккал моль . ДС стэкинга аденина в ро1у(А) составляет —1 ккал [c.308]

Интересный подход к исследованию энергетики стэкинга оснований разработали Синаноглу и Абдулнур (1964 г.). Они развили идею о том, что поверхностное натяжение наряду с другими факторами может быть использовано для вычисления работы, необходимой для образования из сольватированных неупорядоченных оснований спиральной структуры, что сопровождается вытеснением растворителя из промежутка между основаниями. Задача в этом случае сводится к вычислению работы, которая необходима для создания полостей в растворе для индивидуальных сольтватирован-ных оснований и для оснований, уложенных в спираль. Работа, затраченная на создание полости площадью дА, есть просто би = уйА, где у — поверхностное натяжение. Очевидно, для создания отдельных полостей для каждого основания необходимо совершить больше работы, чем для создания одной большой полости, которая вместит все основания без растворителя между ними. Следовательно, будет наблюдаться тенденция (до тех пор, пока рассматривается только взаимодействие растворитель — растворитель) к упаковке оснований в одну полость. [c.310]

Два основных типа взаимодействий, стабилизирующих структуру нуклеиновых кислот, связаны с образованием пар и стэкингом оснований. Возможно существование разных типов пар оснований, и некоторые из них действительно наблюдались при кристаллографическом исследовании мономеров. Для кристаллов мономерных производных аденина и урацила образование уотсон-криковских пар (как в двойной спирали ДНК) никогда не наблюдалось, но часто удавалось обнаружить другие типы пар. Для комплементарных же дннуклеотидов ApU, кристаллическая структура которых определена с атомным разрешением, характерно образование уотсон-криковской спирали. Спаривание оснований было исследовано и для растворов мономеров установлено, что А спаривается в основном с и, а G с С, хотя при образовании специфического комплекса А — U реализуется более одной схемы спаривания. Вся совокупность данных свидетельствут о том, что уотсон-криковская спираль образуется вследствие электронной комплементарности в А—U- и G—С-парах и вследствие геометрических ограничений в двойной спирали. [c.312]

Стэкинг-взаимодействие проявляется в водных растворах и наблюдается в одноцепочечных полинуклеотидах, таких, как poly (А), и между свободными мономерами нуклеозидов. Вообще говоря, пурины охотнее участвуют в стэкинге, чем пиримидины. Взаимо-дейтвие связано с отрицательной величиной АН, что отличает его от гидрофобных взаимодействий, хотя другие данные указывают на значительную роль в стабилизации стэкинга оснований гидрофобного эффекта. [c.312]

В процессе изучения стэкинга оснований мононуклеозидов экспериментатор измерил параметр при трех значениях суммарной концентрации мононуклеозидов и обнаружил, что величина К (константа равновесия для стэкинга), вычисленная из этих данных, почти не зависит от того, какую модель он использует — ту, в которой предполагается образование лишь димеров, или же модель неограниченной ассоциации, в которой предполагается образование агрегатов высших порядков (для всех агрегатов характерна одна и та же константа равновесия К). Экспериментатор считает, что где-то допущена ошибка, но не может найти ее. Если вы считаете, что ошибка действительно допущена, укажите, в чем несовместимость полученных данных. В противном случае укажите условия, при которых вы могли бы получить почти одинаковые значения К из данных, соответствующих трем разным концентрациям. Примечание тривиальный случай ЛГ = О не рассматривается.) [c.313]

РИС. 22.4. Три гипотетические частично упорядоченные формы ро1у(гА) (или других гомополинуклеотидов). А. Стэкинг оснований. Б. Спаривание оснований. В. Интеркаляция оснований. [c.247]

Вывод о том, что гомополимеры образуют одноцепочечную спираль со стэкингом оснований, позволяют сделать результаты исследования дифракции рентгеновских лучей от волокон. Таким методом была определена структура ро1у(С) (рис. 22.5). Оказалось, что полимер представляет собой одноцепочечную спираль и что между соседними основаниями существует стэкинг-взаимодействие. Отметим, однако, что структура полимера сильно отличается от структуры одной из цепей обычной двойной спирали РНК или ДНК. Poly(Q имеет шесть оснований на виток, в то время как в двойных спиралях их 10 или 11. [c.248]

Кинетические процессы в нуклеиновых кислотах определяются двумя основными видами взаимодействия — стэкингом оснований и их спариванием, т.е. теми же факторами, которые определяют структуру нуклеиновых кислот. Нередко исследование кинетики этих взаимодействий может оказаться полезным для более детального понимания процессов, происходящих в полимерах. Образование стэкинга оснований в олигонуклеотидах является внутримолекулярной реакцией, поэтому его кинетику можно исследовать только путем возмущения системы. В качестве параметра, по которому производится возмущение, естественно выбрать температуру, поскольку ее изменение, как известно, меняет долю оснований, участвующих в стэкинге. Если за время порядка микросекунд поднять температуру раствора олигонуклеотидов, будет наблюдаться разрушение стэкинга, сопровождающееся увеличением поглощения. Однако скорость изменений оказывается слишком большой для количественной регистрации, даже если использовать весьма совершенные методы изучения релаксационных процессов (см., впрочем, работу Dewey, Turner, 1979). [c.332]

Одним из немногих способов, позволяющих исследовать кинетику образования внутримолекулярного стэкинга оснований, является изучение флуоресценции флавинэтенаденин-динуклеотида (FeAD), аналога динуклеотида FAD (флавинадениндинуклеотида), представляющего собой кофермент, в котором одним нуклеозидом является флавинмонону- [c.332]

Пример 14-Г. Переход спираль — клубок в двухцепочечной ДНК денатурация и ренатурация. Огво ДНК возрастает, если ДНК нагревается в определенном интервале температур (рис. 14-13). Эта так называемая гиперхромия является критерием денатурации или перехода спираль — клубок и возникает в результате нарушения стэкинга оснований ДНК, при разделении двух полинуклеотидных цепей (см. правило 3 в табл. 14-2). Таким образом, с помощью простого оптического метода удается определить устойчивость ДНК к воздействию температуры, pH, ионной силы, к добавлению малых молекул, варьированию полярных и неполярных растворителей. Как видно из следующих примеров, этот метод явился мощным средством установления некоторых важнейших свойств ДНК. Во-первых, термическая устойчивость ДНК возрастает с увеличением содержания па р [c.396]

ЛОТ определяется двумя типами взаимодействий между гетероциклическими основаниями нуклеотидных остатков 1) взаимодействиями между основаниями в комплементарных парах 2) межплоско-стными взаимодействиями оснований, расположенных друг над другом, или так называемыми стэкинг -взаи.модействиями (от англ. sta king — укладываться в стопку). [c.24]

Иную природу имеют -иежплоскостные взаимодействия оснований. Гетероциклические основания нуклеиновых кислот достаточно гидрофобны, т. е. в водном растворе им выгоднее расположиться друг над другом и тем самым уменьшить контакт с молекулами воды. При образовании таких стопок во взаимодействие вступают функциональные (С=0 и С—ЫН,) группы одного основания и л-элект-ронные системы соседнего с ним по вертикали основания. Поэтому стэкинг-взаимодействия оснований (в двойной спирали ДНК, например) зависят как от состава комплементарных пар, так и от их последовательности (рис. 13). [c.26]

Макромолекулы большинства природных РНК построены из одной полирибонуклеотидной цепи. Основной элемент их вторичной структуры — сравнительно короткие двойные спирали, образованные комплементарными участками одной и той же цепи и перемежающиеся ее однотяжевыми сегментами. Полирибонуклеотидные цепи в таких двуспиральных структурах антипараллельны, а сами двойные спирали, находящиеся в А-форме, не идеальны в них имеются дефекты в виде неспаренных нуклеотидных остатков или не вписывающихся в двойную спираль однотяжевых петель (рис. 21 и 22). Наряду с классическими уотсон-криковскими парами (А-и и О-С) в двутяжевых участках РНК часто встречается пара О-и. Таким образом, стабильность двутяжевых районов поддерживается комплементарными и межплоскостными взаимодействиями оснований. В однотяжевых участках наблюдаются сильные стэкинг-взаимодействия оснований, вследствие чего они стремятся принять конформацию однотяжевой спирали. [c.37]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология