Стэкинг оснований в полинуклеотидах

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]

Возрастание стабильности при повышении температуры иногда используют в качестве показателя гидрофобной природы связывания. Следует, однако, отметить, что эта закономерность не характерна для стэкинг-взаимодействия между комплементарными парами оснований в полинуклеотидах, которые при высоких температурах становятся менее стабильными (гл. 2, разд. Г. 10). [c.249]

Анализ результатов рентгеноструктурных исследований А и В форм ДНК, а также РНК подтверждает важную роль стэкинг-взаимодействий в полинуклеотидах. Перекрывание оснований в форме А ДНК и в РНК больше, чем в форме В ДНК, и, вероятно, по этой причине молекулы ДНК, имеющие в клетке конформацию, близкую к В, менее стабильны, чем люлекулы РНК (первые существуют в виде двойных спиралей в более узком интервале температур). [c.419]

В последнее время силам стэкинг-взаимодействия придают более существенное, чем. ранее, значение в поддержании вторичной структуры ДНК, а водородным связям между комплементарными парами оснований приписывают в большей мере направляющую роль во взаимной ориентации оснований в процессе стэкинг-взаимодействия. Действительно, вклад гидрофобных взаимодействий в поддержание вторичной структуры биспиральных полинуклеотидов возрастает при замене У на Т, т. е. за счет добавочно вводимого гидрофобного метильного радикала. [c.209]

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]

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]

При сопоставлении свойств моно- и полинуклеотидов следует иметь в виду, что принципиальным отличием полинуклеотидов от соответствующих мономеров является сильно выраженное взаимодействие между соседними основаниями, которые в водных растворах и в кристаллах стремятся расположиться таким образом, чтобы их плоскости были приблизительно параллельны. Вертикальные взаимодействия между основаниями, расположенными стопкой , называются стэкинг -взаимодействиями они обусловлены в основном ван-дер-вавльсовыми силами. [c.335]

В последующих многочисленных работах [32—35] количественные оценки, сделанные Де Во и Тиноко, неоднократно критиковались, в частности все авторы указывали на недопустимость приближения точечных диполей и проводили учет кулоновских взаимодействий, центрируя заряды ка атомах оснований. Корректность той или иной параметризации для различных составляющих свободной энергии полинуклеотида и в настоящее время не может быть доказана с определенностью. Между тем основные идеи были высказаны именно Де Во и Тиноко и ими же теоретически было установлено наличие сильных стэкинг-взаимодей-ствий, стабилизирующих структуру однотяжевых и двухтяжевых полинуклеотидов, в то время как водородные связи, на которых основывалась ьюдель Уотсона и Крика, играют второстепенную роль. Анализируя результаты расчетов различных авторов, можно от.метить, что хотя между ними нет количественного согласия, качественный вывод Де Во и Тиноко о доминирующей роли стэ-кинг-взаимодействий в стабилизации конформаций дикулеозид-фосфатов, олигомеров, а также однотяжевых и двухтяжевых полинуклеотидов разделяется всеми авторами. [c.412]

Не следует, однако, думать, что стзкинг — это непременно полное наложение плоскостей одного основания на другое. Напротив, в большинстве случаев основания перекрываются лишь частично. Авторы работы 143], проанализировавшие стэкинг в 70 кристаллических структурах нуклеозидов, нуклеотидов и полинуклеотидов, отметили, что, хотя частичное перекрывание оснований — явление весьма распространенное, нередки случаи стэ- [c.413]

Интересно, что стэкинг-взаимодействия в полинуклеотидах практически аддитивны. Это означает, что энергия взаимодействия, скажем, 10 оснований, расположенных стопкообразно, примерно в девять раз больше энергии взаимодействия пары оснований в динуклеозидфосфате. Приближенная аддитивность для оли-гоаденилатов видна из следующих данных по тепловой денатурации (в 0,1 М 1 аС1, pH 7,4) [44] [c.414]

В работе В. Г. Дашевского и А. Э. Кистера [56, с. 91] потенциальная функция взаимодействия оснований минимизировалась по пяти параметрам — В , 0,, О, с1 и т. Значения этих пяти параметров в кристаллических полинуклеотидах для большинства пар оснований не соответствуют минимуму энергии. Что же касается координат минимумов, то они в значительной степени определяются предположениями, сделанными относительно электростатических взаимодействий и, в частности, зарядов на ато.мах. Помимо этого, D (см. рис. 9.8) в области В-формы очень слабо зависит от взаимодействия оснований и определяется ограничениями на геометрию двойной спирали, накладываемыми рибозо-фосфатным остовом. Впрочем, о роли остова свидетельствует и тот факт, что персистентная длина полинуклеотидов, которая может быть найдена как вторая производная потенциальной энергии по величине, обратной радиусу кривизны (в равновесном положении), получается заниженной на порядок, если учитывать только взаимодействия оснований. Следовательно, за геометрию и свойства нуклеиновых кислот ответственны не только основания, т. е. не только стэкинг-взаимодействия, но и конформационные возможности рибозофосфатного скелета, и потому для предсказания структуры нуклеиновых кислот имеет смысл искать минимум энергии взаимодействия всех атомов полинуклеотидной цепи по всем важнейшим геометрическим параметрам и в первую очередь по ф, 0, 6, (О и X. [c.419]

Нуклеиновые кислоты образованы нуклеотидами, связанными фос-фодиэфирными группами через группы в положениях 3 и 5. Такая структура имеет большое число вращательных степеней свободы. Для закручивания структуры представляют интерес 5 точек сахарофосфатного остова и две внутренние точки молекулы нуклеотида (точки 2 и 3, в которых возможны эндо- и экзо-положения сахара). Последнее обстоятельство связано с возможностью вращения связи сахар—фосфат (син и ангт) в нуклеотиде. Рассмотрим возникающие конфигуращ1и с точки зрения энергетической выгодности. Стабилизирующими факторами двойной спирали являются электростатические силы отталкивания между фосфатными группами, гидрофобное взаимодействие между основаниями (стэкинг-взаимодействие) и водородные связи между комплементарными основаниями. Именно эти факторы должны определять углы вращения сахаров и оснований, а также всю структуру синтезируемых олиго- и полинуклеотидов. [c.190]

Недавно был описан принципиально новый метод избирательного разделения полинуклеотидов аффинный электрофорез в геле [1011]. Полиакриламидные гели, содержащие поли-(1-винилурацил) или поли-(9-виниладенин) были получены путем полимеризации акриламида в присутствии указанных веществ. При электрофоретическом разделении нуклеиновых кислот в таких гелях важную роль играют спаривание оснований и более слабые стэкинг-взаимодействия. [c.379]

Как следует из предыдущего рассмотрения, у одиоцепочечных олиго- и полинуклеотидов значительная доля оснований участвует в стэкинге, но в то же время эти структуры не являются жесткими или полностью упорядоченными. Поэтому помимо конформации стопкообразной структуры мы должны знать, какую часть времени каждое основание проводит в спиральном состоянии. Скорости встраивания и выхода оснований из упорядоченной конформации столь велики, что их невозможно измерить обычными методами исследования быстрых процессов. Поэтому, учитывая быстрое установление равновесия между упорядоченной и неупорядоченной формами, нам нужно определить лишь долю оснований в спопкообразной конформации и зависимость этогсг параметра от внешних условий. [c.258]

Три основания в стэкинг-конформации (Л) структура полинуклеотидов, име-юни1х стэкинг-конформацию ( ) и не имеющих ее (В). Полинуклеотиды в стэкинг-конформации являются более протяженными, так как вследствие стэкинг-взаимодействий оснований уменьшается гибкость молекулы. [c.474]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология