Нуклеиновые кислоты химическая модификация, см Химическая модификация

Для изучения первичной структуры нуклеиновых кислот возможны три химических подхода а) последовательное отщепление и определение концевых звеньев б) специфическое расщепление полинуклеотидной цепи по определенным типам звеньев в) специфическая модификация нуклеозидных звеньев полинуклеотида и пря- [c.16]

Классификация. По методам получения все высокомолекулярные соединения можно разделить на три группы природные (например, белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза, натуральный каучук), синтетические (полиэтилен, полихлорвинил и др.) и искусственные, которые получены путем химической модификации природных полимеров. [c.378]

Как уже неоднократно отмечалось, фундаментальным свойством белков нуклеиновых кислот является их способность узнавать определенные низкомол кулярные соединения или другие полимеры. Результатом узнавания является образование стабильных комплексов с этими лигандами. Обычно это не приводит к изменениям химической структуры биополимера и позволяет неоднократно использовать эти же молекулы биополимера, если это узнавание влечет за собой какие-либо биологические последствия. В то же время отсутствие каких- ибо химических последствий означает, как правило, отсутствие каких-либо следов пребывания биополимера в виде комплекса р соответствующим лигандом. Между тем во многих случаях желательно, чтобы такой след остался для определения области биополимера, принимавшей участие в узнавании. В некоторых случаях желательно сделать это узнавание необратимым для того, чтобы повредить биополимер с соответствующими биологическими последствиями. Обе эти проблемы решаются благодаря подходу, известному как аффинная модификация (или аффинное мечение). [c.329]

Химическая модификация нуклеиновых кислот [c.295]

Авторы настоящей монографии делают попытку восполнить этот пробел, отдавая себе отчет в трудности поставленной задачи. Книга посвящена реакциям нуклеиновых кислот и их компонентов эти реакции приводят к изменениям структуры, к так называемой химической модификации нуклеиновых кислот. [c.10]

Химические методы, применяемые для выделения полинуклеотидов или нуклеиновых кислот, могут быть основаны на специфической реакционной способности минорных компонентов или концевых групп. Эти группы могут быть непосредственно или после предварительной химической модификации связаны с нерастворимым носителем или такой молекулой, которая резко изменяет физические свойства полинуклеотида (растворимость, коэффициенты распределения или седиментация и т. д.). Подобные методы нашли применение для выделения и фракционирования транспортных РНК. [c.16]

Весьма перспективно использование химических методов для изучения высших структур нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов (фермент-субстратных комплексов, вирусов, рибосом и т. д.) в функционально активном состоянии. В этом направлении сделаны пока еще первые шаги, но полученные результаты дают все основания для оптимизма. Следует отметить, что при изучении первичной и высших структур нуклеиновых кислот добиваются, как правило, максимальной (в пределе — количественной) степени модификации определенного типа звеньев или изучают кинетику основной реакции. При этом механизм реакции, кинетика промежуточных стадий и строение промежуточных продуктов (а при изучении [c.18]

Существенно иного подхода требуют химические методы, используемые для функциональных (биологических) исследований нуклеиновых кислот. Во-первых, при функциональных исследованиях допустима, как правило, модификация лишь очень малого количества мономерных звеньев полимера, поэтому для корреляции химических и функциональных изменений необходимо располагать сведениями о механизме и кинетике основных и побочных реакций, строении и свойствах (включая функциональные свойства) не только конечных, но и промежуточных продуктов реакции. Во-вторых, поскольку модификации подвергается незначительное количество звеньев, важно знать не только их количество, но и распределение по цепи. В-третьих, модифицированные звенья разного строения могут иметь различные функциональные свойства, так что побочные реакции, даже если их скорость на порядки ниже скорости основной, могут вносить существенный вклад в изменение функциональных свойств полинуклеотида, затрудняя, а иногда и делая невозможной рациональную трактовку результатов. Последнее обстоятельство особенно важно учитывать при функциональных исследованиях генетических нуклеиновых кислот (ДНК, вирусных РНК). Применяемые методы детектирования позволяют обнаружить в этом случае изменения отдельных молекул полимера, которые могут содержаться в анализируемой смеси в незначительных количествах. При модификации же негенетических нуклеиновых кислот (например, транспортной РНК) удается наблюдать лишь суммарное изменение функциональных свойств, причем вклад кал<дого из модифицированных компонентов пропорционален его содержанию в смеси. [c.19]

Напротив, для исследования первичной структуры нуклеиновых кислот модификация формальдегидом не может иметь большого значения из-за неустойчивости первичных продуктов реакции и крайне медленного образования устойчивых продуктов типа X . Гораздо большие перспективы в этом отношении имеет взаимодействие нуклеотидов с альдегидами, содержащими дополнительные функциональные группы, взаимодействие которых с гетероциклическим ядром может приводить к стабилизации продукта реакции. Примером использования такого подхода при разработке специфических реагентов для химической модификации нуклеиновых кислот может служить исследование взаимодействия компонентов нуклеиновых кнслот с а-окисью акролеина XI Этот реагент способен гладко реагировать при pH 10,0 с гуанозином и дезоксигуанозином , в то время как другие обычные нуклеозиды [c.412]

Способы второго типа следующие а) влияние многоатомных спиртов (типа глицерина и т. п.) в) влияние углеводов, моно- и дисахаридов, а также некоторых полисахаридов в) влияние неорганических электролитов, ионов минеральных солей г) специфическое действие некоторых ионов металлов (Са +, и др.) д) действие одних белков на другие, в том числе на ферментные белки е) действие нуклеиновых кислот ж) действие солей жирных кислот, детергентов и иных органических длинноцепочечных ионов в малых концентрациях з) действие некоторых кислых красителей и) влияние определенных видов химических модификаций, которые могут приводить к повышению устойчивости макроструктуры. К этому типу относятся еще четыре способа стабилизации, характерные для ферментов и связанные с воздействием на их активный центр. Это влияние субстратов, продуктов реакции, коферментов, простетических групп, специфических ингибиторов ферментов. [c.163]

В настоящем обзоре мы остановимся па развитии в Советском Союзе лишь химии нуклеиновых кислот. Сознательно не затрагивая вопросы биохимии и биологии нуклеиновых кислот, поскольку в небольшом обзоре трудно охватить громадное и с каждым днем возрастающее количество работ, появляющихся в этой области, мы попытаемся рассмотреть вопросы, связанные с установлением состава и строения нуклеиновых кислот, работы, проводившиеся по их химической модификации, а также синтез модельных соедршений, изучение химических свойств которых расширило наши знания но химии нуклеиновых кислот. [c.519]

Таким образом, работы по химической модификации нуклеиновых кислот подняли на новую ступень исследования, связанные со структурой последних. Они позволили осуществить выделение индивидуальных РНК, разработать методы специфического расщепления РНК на блоки и сделать определенные выводы о вторичной структуре т-РНК. [c.523]

В данной книге термин эволюция пе следует понимать в том ограниченном смысле, в каком его используют зоологи и генетики, т. е. как развитие наследственной информации путем мутаций и модификаций нуклеиновых кислот. Здесь он используется в более общем смысле и означает событие или последовательность событий, приводящих к появлению биологически важных соединений или систем — как предбиологических (химическая эволюция), так и биологических (дарвиновская эволюция). [c.152]

Ферменты играют огромную роль в развитии технологии рекомбинантной ДНК. Химическая трансформация ДНК, необходимая для целей генетической инженерии, не может быть обеспечена традиционными методами химии-нуклеиновых кислот, и поэтому масштабное внедрение методов генетической инженерии в значительной степени зависит от использования ферментов. Особую роль здесь играют ДНК-лигаза и эндонуклеазы рестрикции. Интерес представляет не только ферментативная модификация макромолекул, но также и ферментативный синтез олигонуклеотидов. [c.61]

Когда генетические вариации отсутствуют или не удовлетворяют требованиям опыта, иногда применяется избирательная химическая модификация. Некоторые аминокислотные остатки могут быть избирательно модифицированы в присутствии остальных. Даже если в белке имеется много экземпляров остатков каждого типа, часто лишь ограниченное их число обладает высокой реакционной способностью. Если в результате модификации структура или функция белка изменяются, можно попытаться объяснить, каким образом эта модификация привела к такому результату. В случае нуклеиновых кислот осуществление специфической химической модификации затруднительно, поскольку здесь гораздо меньше видов звеньев, а химические свойства всех звеньев, к сожалению, очень близки. И все же существуют приемы, способные упростить задачу. Предположим, что в результате модификации получается гетерогенная смесь молекул, прореагировавших в нескольких различных местах. Вероятно, некоторые из этих молекул будут инактивированы, а другие сохранят нормальную функцию. Тогда можно будет с помощью физических методов, основанных на способности молекул к функционированию (например, с помощью аффинной хроматографии), разделить полученную смесь. На практике получение химически модифицированных макромолекул является нередко трудоемкой процедурой, проводимой методом проб и ошибок. Тем не менее использование таких макромолекул необходимо для ряда других методов, таких, как метод зондов или меток, а также для изоморфного замещения тяжелыми атомами при изучении больших молекул методом рентгеновской кристаллографии. [c.40]

Сенжер и Коулсон создали метод анализа последовательности ДНК, который основан на ферментативном копировании однонитевых частиц ДНК [18]. Максам и Гилберт создали метод, в основу которого положена химическая модификация четырех оснований, входящих в состав ДНК, и который с одинаковым успехом применим как к однонитевым, так и к двунитевым молекулам ДНК [19]. Оба метода используют авторадиографическое определение згр-меченных олигонуклеотидов, которые разделяют в зависимости от их длины электрофорезом денатурированных фрагментов в полиакриламидном геле. На практике, успех этих методов во многом определяется недавними достижениями в энзимологии нуклеиновых кислот, особенно использованием ферментов рестрикции, расщепляющих молекулы ДНК, и обратной транскриптазы, с помощью которой получают циклические ДНК, комплиментарные РНК-матрице. Нижеследующее описание методики анализа будет, однако, предполагать наличие гомогенных образцов ДНК подходящей длины. [c.188]

Как известно, в химии белка, а в самые последние годы и в химии нуклеиновых кислот начинает приобретать значение химический подход к специфическому гидролизу биополимера. Этот подход основан на специфической реакции одного какого-либо типа мономерных звеньев биополимера, в результате которой происходит химическая модификация всех таких звеньев в молекуле. В модифицированном биополимере связи между определенными мономерными звеньями могут быть ослаблены, и благодаря этому возникает возможность избирательного гидролиза по месту модифицированных звеньев. Изменение структуры одного из звеньев может также изменить способность соответствующей полисахаридазы расщеплять биополимер по данной гликозидной связи. Таким образом создаются условия для различных типов фрагментаций с помощью одного и того же фермента. [c.634]

Из мононуклеотидов построены нуклеиновые кислоты (РНК, ДНК) клеток. Кроме того, мононуклеотиды входят в состав многих коферментов и участвуют, таким образом, в осуществлении различных каталитических функций. Центральное место в биосинтезе мононуклеотидов занимает синтез пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований. Больщинство прокариот способно к синтезу этих соединений de novo из низкомолекулярных пред-щественников. Синтез пуриновых и пиримидиновых мононуклеотидов осуществляется независимыми путями. В результате последовательных ферментативных реакций при синтезе пуриновых нуклеотидов образуется инозиновая кислота, из которой путем химических модификаций пуринового кольца синтезируются аде-ниловая (АМФ) и гуаниловая (ГМФ) кислоты. [c.90]

В нуклеиновых кислотах остатки, участвующие в образовании водородных связей с комплементарными гетерощ1клами, имеют, как правило, резко сниженную реакционную способность но сравнению со свободными гетероциклами. Например, реакция (VII.2) остатков аденина и цитозина с галогенацетальдегидами проходит с участием экзоциклической аминогруппы и атома азота гетероцикла, которые являются непосредственными участниками уотсон-криковских взаимодействий (см. рис. 26). Поэтому в этенопроизводные легко превращаются остатки, находящиеся в однонитевых участках, и существенно труднее — остатки, образующие двуспиральную структуру. Реагенты, различающие одно- и двунитевые структуры полинуклеотидов, широко используются для детального изучения вторичной структуры нуклеиновых кислот, в частности для выявления шпилечных структур. В табл. 7.7 приведены некоторые реагенты, широко применяемые для изучения пространственной структуры белков и нуклеиновых кислот методом химической модификации. [c.324]

Научные работы относятся к химической кинетике и молекулярной биологии. Исследовал (до 1961) цепные вырожденно-разветвленные реакции. Изучает кинетику и механизм синтеза пептидов с помощью карбодиимидов, процессы модификации нуклеиновых кислот карбо-диимидами и алкилирующимн агентами. [208, 315] [c.243]

Реакции гидроксиламина с компонентами нуклеиновых кислот исследованы значительно глубл е других реакций и являются в настоящее время наиболее разработанными в теоретическом и препаративном отношении реакциями химической модификации рассматриваемого класса соединеппй. Сам гидроксиламии в зависимости от pH реакционной среды проявляет различную специфичность по отношению к основаниям нуклеиновых кислот при кислых и нейтральных значениях pH он реагирует в основном с цитозиновым ядром, а при щелочных — с урацильным ядром Взаимодей- [c.343]

Высокая эффективность монозамещенных производных иприта и азотистого иприта как алкилирующих агентов для полинуклеотидов и относительно узкая специфичность реакции позволяют предполагать, что этот тип алкилирующих агентов может быть успешно использован для химической модификации нуклеиновых кислот. Предложено применение диэтил-( -хлорэтил)-амина для метки положения остатков гуанина вдоль цепей и их последующего детектирования в ДНК с помощью электронной микроскопии 2 . [c.377]

Для понимания вопросов реакционной способности и химической модификации нуклеиновых кислот важное значение имеют реакции, в которых участвуют экзоциклические заместители пуриновых и пиримидиновых оснований, т. е. аминогруппы цитозина, аденина или гуанина, карбонильные группы урацила, гуанина, ксантина и их производных, а также реакции атома серы тиопро-изводных (редких компонентов РНК). Как уже отмечалось выше (см. гл. 3), п-электроны атомов азота аминогрупп и кислорода карбонильных групп оснований нуклеиновых кислот (и их производных) в значительной степени взаимодействуют с л-электронной системой гетероциклического кольца, вследствие чего свойства соответствующих компонентов нуклеиновых кислот сильно отличаются от свойств простых аминов, амидов или тио-амидов. [c.401]

Обзоры по химической модификации нуклеиновых кислот с целью определения нуклеотидной последовательности см. Кочетков Н. К., Будовскнй Э. И., сб. Молекулярная биология (проблемы и перспективы) , изд. Наука , М., 1964, стр. 139 Кочетков Н. К., J. Sei. Indastr. res., 23. 373 (1964).— Прим. ред. [c.386]

Будем классифицировать возможные пзменеппя нуклеиновой кислоты после химической модификации и редупликации по следующим группам [c.395]

Значительное место в исследованиях химических свойств нуклеиновых кислот и их компонентов занимает химическая модификация нуклеиновых кислот, преследующая цель изучения их структуры и функций. Первые шаги в этом направлении были сделаны в ИХПС АН СССР (Москва) в лаборатории химии углеводов и нуклеотидов (П. К. Кочетков, Э. И. Будовский и др.). Здесь, а также в ряде зарубежных лабораторий было показано, что из всех оснований нуклеиновых кислот в реакцию с гидроксиламином вступают, в зависимости от условий, либо урацил, либо цитозин. Подробное исследование этих реакций позволило установить оптимальные условия модификации каждого из этих оснований. [c.522]

На протяжении всего изложенного выше обсуждения внимание читателя обращалось на инактивирование ферментов, гормонов, токсинов и вирусов путем химического их изменения. Определение тех свободных функциональных групп в аминокислотных. остатках, которые имеют важное значение для проявления биологической активности, представляет собой одну из главных целей химической модификации белков и является одним из основных достижений в этой области исследования. В каждом из разделов этой статьи, посвященных различным химическим реакциям, приводятся отдельные классические примеры. Полная сводка их имеется в последующих томах настоящего сборника. Однако необходимо еще раз подчеркнуть, что параллелизм между удалением какой-либо функциональной группы белка и потерей активности вовсе не является необходимым следствием существенной связи между ними или ее доказательством. Упоминавшееся выше инактивирование вируса табачной мозаики формальдегидом является только одним из большого числа примеров, доказывающих, что лишь небольшая часть определенных функциональных групп белка связана с его биологической активностью. Кроме того, исследование реакций этого вируса с иодом, кетеном, фенилизоцианатом, карбобензоксихлоридом, п-хлорбензоилхлори-дом, бензосульфохлоридом и динитрофторбензолом показало, что его активность обусловлена не только аминогруппами, но также некоторыми фенольными и индольными группами. Однако Найт [106] отмечает, что, несмотря на эти интенсивные исследования, ни в одном из случаев не удалось найти такую функциональную группу, которая специфически или преобладающим образом определяла бы активность указанного вируса. В самом деле, в случае таких нуклеопротеидов, как вирус табачной мозаики, ролью нуклеиновой кислоты, входящей в их состав, почти полностью пренебрегают. [c.351]

Но даже некоторые химически активные реагенты, например нитрозогуанидин, часто используют in vivo, так как их мутагенное действие при этом выражено сильнее, условия реакции не оказывают особо вредного влияния на процессы жизнедеятельности. Однако мутагенез in vivo, будучи очень эффективным в смысле индукции мутаций, мало что дает для понимания механизма мутагенного действия. По-видимому, понять механизм мутагенеза можно лишь одним путем научиться вызывать химически определенные модификации одноцепочечных нуклеиновых кислот или полинуклеотидов и изучать затем влияние этих модификаций на информационную и матричную активность таких нуклеиновых кислот. [c.209]

Кроме метода химической модификации нуклеиновых кислот в настоящее время широко применяется метод секвенирования ДНК с помощью высокоспецифичных ферментов — рестриктаз — на отдельные фрагменты, а также использование ДНК- олгше/ азы — фермента синтеза ДНК in vivo (см. главы 11 и 19). [c.272]

Антигенам,и являются, как правило, чужеродные для реципиента вещества, к которым принадлежат белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты и их кохмплексы. Изменяя путем химической модификации природные биополимеры, можно получить так называемые конъюгированные антигены. Конъюгированные антигены могут быть получены на основе белков, принадлежащих самому реципиенту. Аутологичные белки, денатурированные физическими или химическими методами, также приобретают антигенные свойства. [c.20]

В заключение следует отметить, что все способы введения метки в нуклеиновые кислоты, кроме медленного водородного обмена, связаны с определенными химическими модификациями этих биополимеров. Учитывая строго детерминированную химическим составом матричную функцию большинства НК, такие модификации,должны, как правило, приводить к нарушениям этой функции (в отличие от белков, где даже у ферментов есть балластные участки полипептидной цепи). В связи с этим для введения метки в НК in vitro в последние годы повсеместное распространение приобрели ферментативные методы, позволяю-ш,ие включать из нуклеозидтрифосфатов и нуклеозиддифос-фатов с очень высокой УА. [c.254]

Полимеры, способные к метаболизму, называют биодеструк-тируемыми. К ним относятся прежде всего биополимеры белки, нуклеиновые кислоты и некоторые полисахариды. С рассматриваемой точки зрения применение биополимеров как носителей ФАВ наиболее желательно. Значительная часть описанных в литературе ФАП в своей основе имеет белки (альбумин, антитела и т. д.) или полисахариды (в основном декстран), а в отдельных случаях и нуклеиновые кислоты (для противоопухолевых ФАВ). Однако химическая модификация биополимеров, особенно полисахаридов, заметно снижает способность к биодеструкции, ухудшая их свойства как субстратов соответствующих ферментов. Кроме того, по некоторым важным показателям (простота синтеза, вариабельность структуры, устойчивость, доступность) синтетические полимеры заметно превосходят биополимеры как носители ФАВ. [c.55]