Биологическая активность полинуклеотидов

Б. 3. Биологическая активность полинуклеотидов [c.193]

Указанные особенности биологической активности полинуклеотидов ниже рассматриваются более подробно. [c.193]

За последние десять лет физика макромолекул получила мощный импульс для своего развития со стороны биологии. После того, как выяснилось, что в основе многих жизненных явлений лежит поведение индивидуальных макромолекул белков и нуклеиновых кислот, исследование этих биологически активных макромолекул стало одной из важнейших областей физики полимеров. При этом сразу же было установлено, что молекулы нативных белков и нуклеиновых кислот, а также их синтетических аналогов — полипептидов и полинуклеотидов, весьма существенно отличаются по своей конформационной структуре от рассмотренных нами в предыдущих главах молекул обычных биологически неактивных полимеров. В последних строго регулярная структура осуществляется лишь в кристаллическом состоянии, тогда как в растворах они представляют собой более или менее свернутые клубки. [c.290]

В соответствии с терминологией, предложенной Линдер-стрём-Лангом [ ], можно сказать, что молекулы обычных полимеров в растворе не обладают вторичной структурой, тогда как молекулы биологически активных полимеров и их синтетических аналогов могут ее иметь. При этом первичной структурой макромолекулы называется число и расположение химических связей в молекуле, а вторичной — регулярная пространственная спиральная структура с определенной периодичностью, стабилизуемая водородными связями. Исследованию вторичных структур биологически активных макромолекул посвящено громадное количество работ, в которых были определены параметры спиральных конформаций для большого числа синтетических полипептидов и полинуклеотидов, а также для природных нуклеиновых кислот и белков. В последнем случае, наряду с вторичной структурой, большую роль играет также третичная структура молекул, т. е. взаимное расположение спиральных и неспиральных участков, обусловленное взаимодействием боковых групп цепи, в частности, связями 5—8. Наиболее известные примеры вторичных сгруктур представляют собой а-спираль Полинга — Кори [2> ] для полипептидов и двойная спираль Крика — Уотсона [ ] для дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Эти структуры [c.291]

Как видно из материала предыдущего раздела, задача установления первичной структуры нуклеиновых кислот является весьма сложной и разрешена пока лишь в некоторых простейших случаях. В связи с этим большое значение для исследований связи структуры и реакционной способности, а также биологической активности приобретают модельные олиго- и полинуклеотиды определенного строения. Некоторые полинуклеотиды такого типа (см. стр. 64) получены из природных объектов, однако систематическое использование модельных полинуклеотидов для решения физико-химических и биологических проблем стало возможным только после разработки методов препаративного получения подобных соединений с помощью химического или ферментативного синтеза. Химические методы синтеза имеют значение для получения олигонуклеотидных соединений для получения же полинуклеотидов применяются ферментативные и химико-ферментативные методы. [c.83]

Расщепление фосфодиэфирных связей, особенно в ряду полирибонуклеотидов, может происходить под действием разнообразных реагентов в широком интервале значений pH (в том числе и близких к нейтральному) и при различных температурах. Поэтому знание границ устойчивости фосфодиэфирных связей при работе с биологически активными нуклеиновыми кислотами и полинуклеотидами особенно важно. [c.541]

При облучении водных растворов оснований нуклеиновых кислот видимым светом в присутствии ионов двух- и трехвалентного железа в нейтральной или слабокислой среде гетероциклические основания полностью или частично расщепляются, о чем свидетельствуют изменения УФ-сиектров растворов. Пиримидины расщепляются при этом быстрее пуринов В аналогичных условиях нуклеозиды и нуклеотиды наряду с частичной деградацией составляющих оснований претерпевают расщепление N-гликозидной связи с выделением свободного основания. При облучении полинуклеотидов наблюдаются те же процессы, сопровождающиеся, кроме того, частичным гидролизом фосфодиэфирных связей и потерей биологической активности [c.685]

Термин Г. впервые предложил В. Иогансен в 1909 для обозначения дискретных наследств, факторов, открытых Г. Менделем в 1865. Значит, прогресс в изучении тонкой структуры и закономерностей функционирования Г. связан с развитием методов генетической инженерии, позволяющих выделять индивидуальные Г. и получать их в препаративных кол-вах. Разработка способов расшифровки первичной структуры РНК, а позднее и ДНК, а также познание осн. механизмов биосинтеза нуклеиновых к-т в клетке открыли возможность искусств, синтеза Г. В 1967 А. Корн-берг впервые осуществил ферментативный синтез биологически активной ДНК фага XI74, содержащей 5 Г. В том же году X. Корана завершил полный хим. синтез двухцепочечного полинуклеотида (в одной цепи 199 нуклеотидов), соответствующего бактериальному Г., к-рый кодирует тиро-зиновую транспортную РНК. Однако применение хим. методов для синтеза Г. эукариот затруднено, в частности из-за очень большого их размера. Для этих целей более перспективно совместное использование хим. и ферментативных методов. [c.517]

Условиями для самосборки служат умеренная ионная сила (ниже 0,5), достаточная концентрация Mg2+ (от 10 до 30 мМ) и повышенная температура. М. Номура с сотр., осуществившие полную реконструкцию биологически активных 30S субчастиц Е. соН из индивидуальных РНК и белка, использовали 0,3—0,3 J М КС1 с 20 мМ Mg b, инкубируя смесь при 40°С в течение 20 мин. Они нашли, что оптимальной является ионная сила около 0,4. Очевидно, более высокие ионные силы подавляют взаимодействия белков с РНК, а при более низких ионныу силах возрастает вклад конкурирующих неспецифических взаимодействий основных белков с отрицательно заряженным полинуклеотидом. Относительно высокая концентрация Mg2+ необходима, по-видимому, прежде всего для поддержания третичной и вторичной структуры РНК, служащей каркасом для размещения белков. Вообще, следует отметить, что так называемый буфер для реконструкции Номура служит в то же время средой, в которой рибосомная РНК достаточно компактна в изолированном состоянии и поддерживает свою специфическую форму. Повышенная температура оказывается также очень важной для реконструкции и требуется, как считают, для облегчения структурной перестройки промежуточного рибонуклеопротеидного комплекса от менее компактной к более компактной конформации. [c.130]

Работы по исследованию био-ФОП ведутся очень интенсивно, в том числе внимательно исследуются макромолекулярные аспекты химии и физики нуклеиновых кислот. Эти исследования выполняются в основном биохимиками и в меньшей степени классическими нолимерш иками физического и физико-химического направлений. Однако именно здесь в дальнейшем следует ждать основных успехов в области химии синтетических ФОП. Пока что ведутся работы но синтезу модельных олиго- и полинуклеотидов с целью разрешения на этих моделях некоторых вопросов связи структуры и биологической активности и выяснения вклада отдельных взаимодействий в структуру, физико-химические и биологические свойства нуклеиновых кислот. Помимо синтетических полинуклеотидов, [c.73]

Чаще всего нуклеозиды полимеризуют, используя полинуклеотид-фосфорилазу, с образованием 5 -дифосфатов. Из натуральных нуклео-зиддифосфатов ADP, UDP, DF, GDP и ГОР получают соответственно поли(А), поли(и), поли(С), поли(О) и поли(1). Как сами полимеры, так и их биологическая активность являются объектами интенсивных исследований. Первым крупным достижением в этой области стало обнаружение индуцирования интерферона двухцепочечным комплексом поли(1) поли(С) (Филд, 1976). В дальнейшем была изучена биологическая активность многих интерферон-индуцирующих агентов, получаемых введением в полинуклеотиды различных нуклеозидных аналогов, химически связанных с дифосфатами. В последнее время было обнаружено ингибирование обратной транскриптазы различными полинуклеотидами, что представляет особый интерес, поскольку именно этот фермент необходим для культивирования канцерогенных вирусов млекопитающих. [c.193]

Необходимым для синтеза ФАДа, а также большого количества других коферментов и полинуклеотидов является аденозин-5 -монофосфат (АМФ), одно из наиболее универсальных в смысле биологической активности химических соединений. Ноэтому не удивительно, что изучением путей синтеза этого нуклеотида занимаются в течение последних десятилетий крупнейшие лаборатории наиболее развитых стран. За это время было разработано большое количество интересных методов получения АМФ. С этих позиций особое значение приобретают последние работы советских ученых, которым удалось создать новую, очень эффективную схему получения АМФ. [c.568]

К этому времени Эйвери, Мак-Леод и Мак-Карти уже проделали большую работу в связи с критическими замечаниями о том, что они повторили ошибку Вильштеттера. Они показали, что обработка трансформирующей ДНК пневмококков различными ферментами, расщепляющими белки, не влияет на ее биологическую активность, тогда как вся трансформирующая активность сразу разрушается даже при кратковременной обработке дезоксирибонуклеазой, или ДНКазой — высокоспецифическим ферментом, гидролитическое действие которого проявляется исключительно в отношении полинуклеотида ДНК (фиг. 74). Поэтому трудно было понять, каким образом предполагаемая активная белковая примесь могла остаться устойчивой к ферментам, расщепляющим белки, будучи чувствительной к специфической в отношении ДНК дезоксирибонуклеазе. Хочкисс продолжил химическое фракционирование трансформирующего начала и к 1949 г. получил препарат активной ДНК, максимальное количество белковой примеси в котором было снижено до 0,02%. Однако даже такая невероятная степень очистки не убедила тогда всех в том, что именно ДНК ответственна за наследственные изменения лишь в середине 50-х годов, когда дезоксирибонуклеиновая природа генетического мате- [c.160]

Все биологические процессы осуществляются при непременном участии белков. Они служат регуляторами генетической функции нуклеиновых кислот, в качестве ферментов участвуют во всех стадиях биосинтеза полипептидов, полинуклеотидов и других соединений, катализируют все метаболические процессы. Особые сократительные белки ответственны за клеточные и внутриклеточные движения. В комплексе с липидами белки вхбдят в состав мембран, обеспечивая активный транспорт метжолитов в клетку и из нее. Белки служат для запасания и перешса кислорода. Низкомолекулярные полипептиды, гормоны, Стимулируют функциональную активность в клетках других тканей и органов. Белки осуществляют иммунологическую функцию, защищая организм от чужеродных соединений. Они входят в состав кожи, волос, соединительных тканей, костей и т. д., выполняя динамическую опорную функцию, обеспечивая тем самым взаимосвязь органов, их механическую целостность н защиту. Это далеко не полный перечень осуществляемых белками функций. [c.5]

Интенсивное изучение биологических катализаторов дало возможность составить целостное представление об этих, по сути, наиболее важньгх структурах живой материй. В частности, было установлено, что все ферменты являются макромолекулами белковой природы. (Каталитическая активность специфичных полинуклеотидов, принимающих участие в сплайсинге РНК, является исключением, подтверждающим общее правило.) Первостепенное значение для функций ферментов имеет первичная структура, определяющая тип катализируемых реакций. Гидролиз пептидных связей трипсином или пепсином необратимо инактивирует ферменты. Для проявления каталитического действия большое значение имеет также нативность высших белковых структур (гл. 3). Обратимая денатурация является фактором подавления или восстановления ферментативной активности. Физико-химические свойства ферментов соответствуют таковым для белков, причем заряд играет существенное значение для каталитического акта. Молекулярные массы ферментов лежат в пределах от 10 до 1000 kDa и более, т. е. в большинстве случаев фермент по размерам гораздо больше, чем субстрат. [c.61]

Как отмечалось выше, реакции, вызванные фотодинамическим действием красителей, приводят, в частности, к биологической инактивации нуклеиновых кислот и полинуклеотидов, например к потере инфекционности вирусными РНК и ДНК °- трансформирующей активности акцепторной функции тРНК ег а также к утрате способности расщепляться нуклеазами [c.683]

Активность молекул ДНК в бактериальной трансформации (гл. VH) дает возможность исследовать денатурацию двойной спирали с помощью биологического метода. Для этого раствор трансформирующей ДНК, выделенной из генетически маркированного донорного штамма D. pneumoniae, медленно нагревают до все более высокой температуры. Из такого раствора время от времени берут образцы, которые быстро охлаждают в ледяной бане. Затем эти образцы добавляют к культуре рецнпиентного штамма пневмококка, отличающегося генетически от донорного штамма, и учитывают число трансформированных клеток, получивших аллели донора. С помощью такого опыта было показано, что трансформирующая активность пневмококков при достижении точки плавления ДНК (86 °С) резко падает. В ходе таких опытов по тепловой денатурации с использованием меченной трансформирующей ДНК было показано, что потеря трансформирующей активности, наблюдаемая при плавлении ДНК, объясняется неспособностью реципиента поглощать одноцепочечные полинуклеотиды. [c.180]

Модуляторы биологических реакций (МБР), используемые для усиления иммунного ответа на опухоли, подразделяются на четыре группы. В общем случае, бактериальные продукты обладают адъювантными функциями по отношению к макрофагам (см. гл. 17 и 19) различные синтетические полимеры, нуклеотиды и полинуклеотиды индуцируют образование и выделение ИФ введенные цитокины непосредственно действуют на макрофаги и НК-клетки разнообразные гормоны, в том числе тимуса, могут усиливать активность Т-клеток. (ДЭМА - дивиниловый эфир малеинового ангидрида ФНО - фактор некроза опухолей поли-(1 С) - полиинозиновая и полицитидиловая кислоты). [c.388]

ДНК-полимераза обладает еще одним видом ферментативной активности в определенных условиях она способна расщеплять цепи ДНК. ДНК-полимераза постепенно гидролизует цепь ДНК с З -гидроксильно-го конца. При этом отщепляются мононуклеотиды. Таким образом, ДНК-полимера-за I является также 3 ->5 -экзонуклеазой (рис. 24.28). Удаляемый нуклеотид должен иметь свободный З -ОН-конец и не должен находиться в составе двойной спирали. Является ли такая экзонуклеазная активность фермента нежелательным побочным эффектом, или она каким-то образом участвует в биологическом действии ДНК-по-лимеразы Эксперименты с использованием химически синтезированных полинуклеотидов с некомплементарным остатком на конце затравки показали, что 3 —> — > 5 -экзонуклеазная активность выполняет в процессе полимеризации функцию редактирования. Рассмотрим полимер, показанный на рис. 24.28, в котором последовательность остатков dT образует двойную спираль с более длинным полимером dA. На З -конце этой poly(dT)-пo лeдoвaтeль-ности имеется один остаток d , который [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология