Топология и конформация ДНК

Авторы возвращают читателя к проблеме определения таких краеугольных понятий химической науки, как молекулярная структура, изомерия, конформация, конфигурация, углубляя их содержание и систематизируя на основе топологии и теории графов. Нако- [c.6]

Далее, в силу возрастающего применения физических методов, особенно рентгеноструктурных исследований, ЯМР- и оптической (дисперсия оптического вращения, круговой дихроизм) спектроскопии, акценты были сдвинуты к проблемам топологии этих важных молекул и ее связи с их биологической функцией [114—116]. Другой, в равной мере важной причиной этого сдвига, была высокая степень жесткости циклопептидов по сравнению с их линейными аналогами, что снижало число связанных взаимопревращениями форм и в определенной мере облегчало анализ. Тем не менее эти пептиды все еще в какой-то мере сохраняют гибкость, и часто конформация в кристаллическом состоянии отличается от конформации в растворе. Подробное обсуждение конформаций выходит за рамки этого обзора, но приводятся узловые моменты, касающиеся химических или биологических свойств молекул. [c.313]

Полимерные цепи, сшитые в условиях концентрированной системы, при переходе к разбавленному раствору могут изменить свои средние размеры из-за коренного изменения термодинамических условий (подробнее см. главу 6), однако наличие узлов сетки внутри клубка приводит к тому, что не все конформации могут реализоваться. Поэтому среднестатистические размеры клубка с внутримолекулярными сшивками меньше, чем размеры клубка, образованного линейной цепью той же молекулярной массы. Если внутримолекулярное сшивание проводить в клубках различного размера, то узлы сетки будут фиксировать существуюш,ую топологию цепи, и при достаточно большом числе узлов изменение термодинамических условий (качества растворителя) не может суш ественно изменить размеры клубка. Поэтому можно ожидать, что изменение характеристической вязкости золь-фракции отражает изменение топологии макромолекулы в условиях сшивания, т. е. для опытов с разной концентрацией раствора — влияние концентрации на размеры макро-молекулярного клубка. Уменьшение характеристической вязкости при сохранении молекулярной массы означает, что с увеличением концентрации размеры полимерных цепей уменьшаются. При этом (см. рис. 6) степень уменьшения размеров зависит от растворителя в диоксане наблюдается более сильное падение. [c.118]

Аллен [21] аналогичным образом учел энергию (1—3)-взаимодействия между атомами углерода, связанными с одним и тем же С-атомом, что позволило значительно снизить отклонения от аддитивности. Это опять-таки привело к увеличению числа типов рассматриваемых углеродных атомов. Учет взаимодействий С—С—Н и Н—С—Н не приводит к какой-либо дополнительной информации из-за особенностей топологии рассматриваемых систем. Кроме этих короткодействующих взаимодействий, в гош-конформации бутана весьма важен учет взаимодействий Н. .. Н (гош-эффект Бенсона и сотр. [13]). На этой стадии схемы Аллена и Бенсона тождественны. Аллен учел также некоторые тригональные взаимодействия между тремя С-атомами, связанными с одним и тем же атомом углерода [c.188]

Любое соединение в общем виде можно однозначно описать [3], если указать 1) порядок связи данного числа атомов, 2) тип химических связей, 3) конфигурацию асимметрических атомов или жестких центров, 4) конформацию и 5) топологию. [c.15]

С. включает 3 осн. раздела статич., или конфигурационную, С. [изучает пространств, строение молекул и его вли Я-ние на физ. св-ва (см., напр.. Структурная топология)], конформац. анализ (изучает зависимость фиэ. и хим. св-в от конформаций молекул) и динамическую стереохимию (изучает стерич. ход хим. р-ций). В основе С. лежит фундаментальная триада понятий хиральность, конфигурация, конформация. В эксперим. С. широко примен. физ.-хим. методы исследования, в первую очередь дисперсия оптического вращения и круговой дихроизм, а также ЯМР спектроскопия. Мощный импульс развитию С. сообщили успехи науч. приборостроения. [c.544]

Наш интерес к топологии был вызван случайным замечанием нашего друга и коллеги Рона Гиллеспи, сообщившего, что сотрудники его группы синтезировали новую катионную систему S4N + и определили ее структуру, которая фактически представляла собой плоский восьмиугольник [1]. Он также отметил, что в ряду молекул Sg, Sg , S4N4 и S4N4+, в которых число валентных электронов при переходе от одной молекулы к другой уменьшается на два, обнаруживаются неожиданные изменения молекулярной геометрии. Как показано на рис. 1, хорошо известная коронообразная структура Sg имеет эюо.эюо-конформацию [2], а S + — экзо,эидо-конфор-мацию [3], и геометрия молекулы S4N4 может быть описана как эн-do,энс)о-конформация [4]. [c.148]

Принципы действия энхансеров, способных оказывать свое влияние на значительном расстоянии (более чем тысячи нуклеотидных пар) и вне зависимости от ориентации по отношению к старту транскрипции, не выяснены. Короткие нуклеотидные блоки могут служить центрами связывания специфических ядерных белков, выступающих как транс-действующие факторы. Сила энхансера, вероятно, может зависеть от числа таких блоков (модулей). Обсуждаются следующие два основных механизма действия энхансеров. Считается, что функциональные участки генома, содержащие один или несколько генов, образуют длинные петли, включающие десятки тысяч нуклеотидных пар ДНК. Высказано представление, что петли закреплены в матриксе клеточного ядра и могут быть сверхспира-лизованы. В состав матрикса входит топоизомераза И, по-видимому, определяюш,ая топологию петли ДНК (см. гл. ХП), В таком случае взаимодействие энхансера с бе.1ками может менять конформацию всей петли, включая и удаленный от энхансера участок ДНК, в результате чего в составе петли изменяется локальная структура хроматина и облегчается транскрипция гена (рис. 112,6). Более вероятно, что влияние энхансера, связанного с белком, определяется его непосредственным взаи.чодействием с РНК-полимеразой и другими факторами транскрипции в процессе инициации- Такое взаимодействие может осуществляться благодаря сгибанию молекулы ДНК, что создает возможность непосредственного контакта районов промотора и удаленного от него энхансера, связанных со специфическими белками (рис. И2, в). [c.204]

На основании структурных ф-л не только идентифицируется каждая М., но и выражаются мн. корреляции между св-вами М. и образованного из них в-ва. Так, последовательность хим. связей в структурной ф-ле позволяет различать структурные изомеры-М. с одним и тем же атомным составом, но разной последовательностью атомов. Разотчия в пространств, расположении атомов М. при одной и той же последовательности хим. связей позволяют идентифицировать стереоизомеры. Среди стереойзомеров выделяют поворотные изомеры, оптич. изомеры и др. (см. Изомерия, Конформационный анализ). Фиксир. группировки атомов, проявляющие четко выраженные, специфические для каждой из них <ж-ва, наз. функциональными группами. На использовании структу яых ф-л и соответствующих им моделей М. основаны конформац. анализ, структурная топология, а также ряд теорий, объясняющих реакц. способность сложных М. [c.107]

Все перечисленные позиции связаны с тем, что в кристалло-аморфных полимерах присутствуют кристаллиты разной топологии— в пределе КВЦ и КСЦ. Наличие подобного топологического или энергетического полиморфизма, никак не связанного с истинным полиморфизмом на уровне основной решетки (она одинакова в любых формах, только степень дефектности ее может несколько различаться), коренным образом меняет характер диаграмм Гиббса гибкоцепных полимеров. Сам этот топологический полиморфизм был назван топоморфизмом. Он является специфическим свойством именно гибкоцепных полимеров в жесткоцепных он вырождается, ибо у всех цепей практически одна и та же конформация. [c.98]

Работы [1, 178] имеют принципиальное значение для физики белка. Статистико-термодинамический анализ, основанный на учете линейной памяти в цепи, объясняет общие свойства белковых глобул. Необходимо дальнейшее развитие этих идей применительно к гетерополимерным цепям. В то же время решение проблемы самоорганизации глобулы требует исследования и кинетических факторов. По-видимому, для надежной самоорганизации в длинной цепи необходимо, чтобы кинетические и термодинамические требования совпадали, т. е. чтобы энергетически оптимальная конформация цепи обладала простейшей топологией и была кинетически достижимой. [c.242]

До сих пор мы рассматривали кристаллизацию длинноцепных молекул из изотропных расплавов и растворов, приводящую, как правило, к образованию ламелей с молекулярными цепями в складчатой конформации. Однако иногда реализуются такие условия кристаллизации, при которых происходит рост фибриллярных КВЦ . Возможность сосуществования двух кристаллических форм с одинаковой решеткой, но разной энергией и топологией — КВЦ и КСЦ — рассматривают как особый вид полиморфизма — кристаллический топоморфизм [62]. Иногда он сопровождается проявлениями обычного полиморфизма. [c.49]

В цитированной выше работе ленинградских физиков методом математического моделирования показано, что даже при простейшей модельной цепочке с мигрирующими контактами существуют условия, при которых минимум свободной энергии соответствует очень немногим третичным структурам с близкими конформациями. Следовательно, мы вправе рассчитывать, что и в реальных сополимерах с переменной первичной структурой, обладающих достаточно высокой жесткостью и достаточно высокой энергией межзвенных связей (соизмеримой с кТ), самонастройка приведет к формированию глобул с почти уникальной топологией. Исходя из общих соображений, можно надеяться, что при этом в реальных макромолекулах или по крайней мере в достаточно протяженных их областях будет [c.294]

И1. Что касается пропорций, то хроматографии уделено несколько больше внимания, чем скоростной седиментации и диффузии. Это связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, седиментация и диффузия старше , и о них написано гораздо больше. [Из этого, впрочем, не следует, что теория применений этих методов завершена со скоростной седиментацией дело обстоит почти так же, как ко времени выхода в свет знаменитой-монографии Сведберга и Педерсена Ультрацентрифуга (1939 г.) метод относительно прост в реализации, но теория его и сейчас весьма далека от завершения это будет достаточно наглядно показано в I части и особенно П1 этой книги.] Во-вторых, мы хотели преодолеть некий психологический барьер, на который нам (и не только нам) нередко приходилось наталкиваться при дискуссиях с исследователями, привыкшими иметь дело с однозначными приборами типа ультрацентрифуги, диффузометров, гонионефелометров и т. п. Этим исследователям представляется, что в хроматографию а priori заложена избыточная неопределенность и субъективность , ибо сорбент (который, к тому же, надо готовить, а потом заполнять им колонки — отсюда субъективность разные операторы могут по-разному проделать эту процедуру), строго говоря, не подходит под привычные определения элементов прибора. Однако эта неопределенность лишь кажущаяся многими методами (например, ртутной порометрией в случае макропористых стекол — см. стр. 181) сорбент может быть охарактеризован по своей топологии количественно настолько полно, что он превращается как бы в зеркало , отражающее ММР, конформации в разных растворителях, композиционную неоднородность и т. п. Действительно, если воспользоваться простейшим примером — колонкой или набором колонок, одинаково заполненных макропористым стеклянным сорбентом с известным распределением размеров пор однозначно предопределяет распределение полимера с заданным (или подлежащим определению) ММР между порами и проточной (жидкой) фазой. [c.5]

При синтезе случайных последовательностей достаточно длинные неполярные кластеры также возникают в цепи с некоторой вероятностью, хотя в природных цепях они, конечно, определяются генетическим кодом. В обоих случаях возникшие неполярные сгущения затем слипаются своими непрерывными неполярными поверхностями. Распределение а- и -участков по длинам и по а- и -конформациям в случайных последовательностях близки к соответствующим распределениям в реальных глобулярных белках. Это было показано, в частности, на статистических сополимерах глутаминовой кислоты с лейцином. Кроме того, оказалось, что все наиболее распространенные типы укладки и топологии а- и -участков в реальных белках (см. рис. IX.12) могут быть получены в химически однородных полипептидных цепях с неполярными остатками. [c.215]

В.И. Лим и соавт. в ряде работ [105—109] в рамках а-спиральной концепции также придерживаются мнения о том, что спиральное содержание трехмерной структуры нативного белка составляет лишь часть спиралей, предшествовавших на первой стадии свертывания цепи. Главным узловым моментом трактовки механизма формирования пространственного строения белка является предположение о почти сплошном свертывании в начале процесса полипептидной цепи в а-спирали (они названы s-спиралями), которые в дальнейшем служат блоками для образования высокоспиральной промежуточной структуры. Эта структура имеет такую же, как у нативной конформации, топологию белковой цепи. Переход от промежуточного к конечному состоянию представлен простым растяжением некоторых из s-спиралей. Предполагается, что по локальным взаимодействиям s-спираль является самой компактной, стабильной и наиболее быстро формируемой 262 [c.262]

Некоторые нз множества обнаруженных в белках 8-слоев схематически изображены на рисунке. Каждый слой показан в проекцин на плоскость, сплошными стрелками указаны направления отдельных цепей (от N- к С-концу). Соединения отдельных цепей, расположенные над плоскостью рисунка, изображены широкими двойными линиями, лежащие в плоскости — тонкими двойными линиями и, наконец, проходящие под плоскостью — тонкими одинарными линиями. Слои, напоминающие цилиндрические бочонки, обозначены справа и слева черточками. Рисунок иллюстрирует только топологию 8-структур, но не дает представления о длине и конформации отдельных цепей или их соединений. [c.104]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология