Полинуклеотиды конформация

Все пять гетероциклических оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот, имеют плоскую конформацию. В то же время для остатков рибозы и дезоксирибозы плоская конформация (когда атомы углерода СГ, С2, СЗ, С4 и гетероатом кислорода находятся в одной плоскости) энергетически невыгодна. Среди многочисленных теоретически возможных конформаций этих остатков в полинуклеотидах реализуются только две либо С -эндо-, либо СЗ - [c.22]

Уотсон и Крик (1953) сумели на основании рентгеноструктурного анализа получить важную информацию о структуре и конформации ДНК. Их выводы позволили создать модель, состоящую из двух спиралевидных полинуклеотидов, которые комплементарны и противоположны по направлению (рис. 26). [c.736]

Чтобы задать конформацию остова полинуклеотида, требуется еще пять торсионных углов [65—70] (рнс. 2-22,Г). Углы со, и 0 определяют расположение групп в молекуле нуклеотида, а ф и г з имеют тот же смысл, что и в полипептидных и полисахаридных цепях. Набор значений, которые могут принимать углы со, и б, крайне ограничен. Еще один торсионный угол о располагается внутри сахарного кольца [c.128]

Ясные сведения об ЭКВ дают исследования влияния конформации на скорость медленного изотопного обмена водорода в полинуклеотидах, проведенные Варшавским и сотрудниками [128]. Скорость обмена водорода на тритий у атома Се пуринового кольца в полиадениловой кислоте зависит от распределения электронной плотности в пурине. Это распределение изменяется при конформационных движениях, вызванных сдвигом pH и комплексообразованием с полиуридиловой кислотой. Скорость изотопного обмена весьма чувствительна к таким изменениям электронной плотности. [c.408]

ХОДИТ вращение, то дальняя связь вращается по часовой стрелке относительно ближней (рис. 8.4). Угол, отвечающий ц с-положе-нию связей, принимается равным нулю. Сопоставление структур полинуклеотидов и нуклеотидов позволяет найти те значения углов, котор.ые встречаются в природе. Существенную роль в определении углов играют и расчеты наивыгоднейших конформаций. [c.491]

Конформация полинуклеотидной цепи в большой степени зависит от конформации рибозы (дезоксирибозы). В кристаллах нуклеозидов и нуклеотидов, а также полинуклеотидов, рибоза встречается в четырех конформациях, различающихся тем, какой из атомов пятичленного цикла Сг или Сз выведен из плоскости остальных четырех атомов. Перечислим эти конформации [c.491]

Таблица 8.2 Конформации полинуклеотидов и нуклеиновых кислог

Нуклеозиды и нуклеотиды. Для изучения пространственного строения нуклеиновых кислот широко используется метод рентгеноструктурного анализа моно-, олиго- и полинуклеотидов, который дает точные геометрические параметры молекул биополимеров и их компонентов в кристаллическом или твердом состоянии. Определение конформаций в растворах в настоящее время в основном про- [c.332]

КОНФОРМАЦИИ ОДНОТЯЖЕВЫХ ПОЛИНУКЛЕОТИДОВ и НУКЛЕОЗИДОВ [c.166]

В этом смысле мононуклеотиды и динуклеотиды резко различаются конформационная свобода первых очень велика, благодаря возможности вращения вокруг пяти одинарных связей фосфорно-эфирного скелета и гликозидной связи между основанием и фуранозным кольцом в то же время в динуклеотидах конформационная свобода ограничена из-за стремления оснований расположиться одно под другим. По этой причине следует рассмотреть отдельно конформации моно- и динуклеотидов, и тогда закономерности, найденные для динуклеотидов, легко могут быть распространены на однотяжевые полинуклеотиды. [c.167]

Большие расхождения между структурными параметрами, полученными для одного и того же основания в разных работах, зависят в ряде случаев от того, является ли основание протонированным или непротонированным [13]. Кроме того, сказываются наличие межмолекулярных водородных связей и,, наверно, в меньшей степени характер упаковки молекул в кристалле. Несмотря на это, имеет смысл для расчетов конформаций моно- и полинуклеотидов использовать усредненные величины. [c.175]

Представляют интерес расчеты конформаций олиго- я полинуклеотидов с потенциальными функциями. В отличие от пептидов, двумерные конформационные карты которых позволяют найти положение и форму минимумов для мономерной единицы, при решении подобных задач для нуклеотидов мы сразу же сталкиваемся с проблемой многих минимумов, и решить ее, вероятно, будет не просто. [c.181]

II. КОНФОРМАЦИИ ОДНОТЯЖЕВЫХ олиго-И ПОЛИНУКЛЕОТИДОВ [c.182]

Упорядоченные конформации динуклеозидфосфатов и полинуклеотидов [c.187]

Таким образом, закономерности, найденные для конформационных состояний динуклеозидфосфатов, легко обобщаются на полинуклеотиды. Это обстоятельство имеет большое значение для теоретического конформационного анализа, ибо если удастся разработать методы расчета конформаций динуклеозидфосфатов, то они могут быть с успехом использованы для предсказания конформаций полинуклеотидов, в том числе, вероятно, и нерегулярных. [c.195]

Особенности конформаций полинуклеотидов [c.200]

Таким образом, при pH от 5 до 9 на цепь полинуклеотида действуют две противоположные силы, влияющие на область возможных конформаций, принимаемых полимером. С одной стороны, повышающаяся жесткость цепи и эффект исключенного объема увеличивают объем клубка, с другой стороны, в этом интервале pH основания свободны от зарядов, так же как и нативные ДНК и РНК, и могут сильно взаимодействовать с образованием коротких сегментов спиральной вторичной структуры. [c.201]

Более подробно вторичную структуру полинуклеотидов, в. частности м-РНК, т-РНК, мы надеемся обсудить в обзоре, посвященном конформациям двухтяжевых полинуклеотидов [c.204]

Однако такая конформация стабилизируется взаимодействием л-электронных систем обоих ядер, особенно если X — электронодонорный, а Y —электроноакцепторный заместители. Такое взаимодействие авторы сравнивают с межпло-скостными взаимодействиями в олиго- и полинуклеотидах, приводящими к наслаиванию друг на друга гетероциклических оснований нуклеиновых кислот (межплоскостные взаимодействия, sta king intera tions, см. стр. 645), [c.594]

Биол. макромолекулы (белки, нуклеиновые к-ты) и их модели (полипептиды, полинуклеотиды) в р-рах могут иметь специфич. конформации, стабилизированные внутримол. взаимодействием. Так, нативные глобулярные конформации белков в водном р-ригеле стабилизированы водородными связями и гидрофобными взаимодействиями неполярных групп атомов. Полярные группы на пов-сти глобулы обеспечивают ее р-римость. При изменении состава и св-в р-рителя, pH и ионной силы р-ра или при изменении т-ры происходят виутримол. конформац. переходы типа спираль-клубок и глобула-клубок, что приводит к резкому изменению всех св-в Р. п. [c.190]

РИС. 2.22. Конформационные свойства нуклеозидов. А. Несколько возможных конформаций рибозного или дезоксирибозного кольца нуклеозида [66]. Б. Вид на нуклеозид вдоль линии связи N—С, соединяющей пиримидиновое основание с сахарным кольцом. Угол х может пробегать значения от О до 360°. К сц -конформациям относят те конформации, для которых х принимает значения, расположенные на жирной полуокружности [66]. В. Второй вариант соглашения определений торсионного угла относительно гликозидной связн С—N. Угол % меняется от О до 80°. Показана анти-конформация нуклеозида. Г. Обозначения конформационных углов остова полинуклеотида [68]. (Отметим, что имеются еще по меньшей мере четыре другие системы [c.129]

Код А-А, согласно Меклеру (табл. 1У.21,<з), играет ключевую роль в механизме самопроизвольного построения физиологически активной конформации белка. Напомню, что он должен определять узнавание и связывание двух аминокислотных остатков полипептидной цепи, один из которых кодируется кодоном, а другой - антикодоном. В работе [352. С. 44] говорится "Трехмерные молекулы полипептидов и белков строятся согласно коду А-А непосредственно по ходу их синтеза рибосомами в результате последовательного образования - шаг за шагом - соответствующей совокупности А-А-связей формально так же, как строятся трехмерные молекулы полинуклеотидов в результате образования между их нуклеотидами соответствующей совокупности Н-Н-связей". Если это так, то в структурах белков должна наблюдаться избирательная сближенность остатков аминокислот с остатками антиаминокислот и существование кода А-А легко проверяется экспериментально. Такой контроль мог бы быть проведен уже к моменту появления первой публикации, посвященной стереохимическому коду. Кстати, если бы это произошло, то положительный результат проверки оказался бы единственным и весомым опытным фактом в пользу гипотезы о специфической перекрестной стереокомплементарности аминокислот. К 1969 г. были известны трехмерные структуры около десяти белков, так что получить количественное представление о частоте контактов между определенными амино- [c.533]

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]

Для того чтобы свободная нетранслирующая рибосомная частица (30S субчастица) соединилась с мРНК в районе инициирующего кодона, должен быть выполнен целый ряд структурных требований. Прежде всего, этот район должен быть достаточно открытым для взаимодействия во всяком случае, инициирующий кодон и прилегающие к нему участки не должны быть спрятаны в стабильной вторичной или третичной структуре ма тричного полинуклеотида. Возможно, существует какая-то специальная конформация рибосомосвязывающего района матрицы, предпочтительная для узнавания соответствующего участка рибосомой (30S субчастицей). [c.225]

Изучение пространственных моделей и построение математических моделей позволяют предположить существование таких свойств упорядоченных конформаций углеводных цепей, по которым они отличаются от конформаций других важных биополимеров— белков и нуклеиновых кислот. Во-первых, углеводные цепи значительно жестче и, следовательно, число форм, которые может принимать полисахаридная цепь, более ограничено из-за пространственных запретов. Расчет по методу твердых сфер для цепей, в которых последовательно соединенные остатки разделены двумя связями, показывает, что обычно реализуется лишь 5 % возможных конформаций цепи [18]. Во-вторых, изменение последовательности углеводных остатков в полисахаридной цепи может приводить к гораздо более начительному изменению стереохимии молекулы, чем изменени порядка расположения аминокислотных или нуклеотидных остатков, поскольку в случае полипептидов или полинуклеотидов происходит перестройка лишь боковых цепей при сохранении структуры основной цепи, тогда как в полисахаридах изменение конфигурации или положения гликозидной связи ведет к существенным изменениям именно в основной цепи. В-третьих, углеводные цепи часто имеют разветвленную структуру с различным типом связей в точках ветвления, и взаимодействие [c.285]

Сборка на поверхности биспирального полинуклеотида формирует комплементарную структуру белка, образующую чехол -полинуклеотида. Чехол может обладать репликазной функцией если комплементарное соответствие между чехлом и ДНК (РНК) не полное и в комплексе возникает механически напряженная конформация. При этом важную роль может играть периодическое изменение внешних условий. Образующиеся нуклеопротеидные комплексы уже способны к авторепродукции, не дающей,, однако, закрепления положительных признаков на дочерней биспирали может синтезироваться оболочка, препятствующая репликации. Возможно, что в системе возникают первичные адапторы типа тРНК. При неполной комплементарности в комплексе наличествуют пустоты, в которые проникают молекулы,, комплементарные, с одной стороны, к биспиралям, с другой,— к одним или нескольким аминокислотам. Адаптор обладает необходимой для этого конформационной гибкостью. Такой механизм может служить первичным механизмом трансляции, возникающим еще до образования универсального генетического кода. [c.550]

Существуют две преимущественные конформации (анти и син) для вращения вокруг гликозидной связи, соединяющей атом N9 пурина (или N1 пиримидина) с атомом С1 рибозы. Анти-коя-формация отвечает наиболее растянутой, форме нуклеотида и встречается в большинстве исследованных нуклеотидов и нуклеозидов, а также в полинуклеотидах. С н-конформация обнаружена в кристаллах дезоксигуанозина и в некоторых минорных нуклеотидах, встречающихся в тРНК. Стерически разрешенные области значений угла % (см. рис. 8.3) разнятся для Стэндо- и Сз-эн(9о-конформаций сахара. [c.491]

Имеются три энергетически благоприятные конформации при вращении вокруг С4—С5-связи, отвечающие значениям угла 0 2 60, 180, 300°, тогда как существует лишь одна конформация, отвечающая вращению вокруг С5—О5, а именно 01 180°. Последняя соответствует наиболее растянутой конформации полинуклеотидной цепи. Для угла 0 3 стерически разрешены все значения углов в поеделах от 210 до 260°. Конформации относительно связей Оз—Р—О5 во всех без исключения полинуклеотидах и фосфорных диэфирах — гош — гош или гош — транс, причем углы ф и равны 60, 60 и 300, 300° для гош — гош-конформации, [c.491]

Согласно расчетам Сундаралингама щесть преимущественных конформаций полинуклеотидов характеризуются углами, приведенными в табл. 8.2. Там же указан угол поворота вокруг связи Сз—С5, определяющий смещение из плоскости атомов Сз и Сг рибозы. [c.492]

Взаимное расположение углеводных остатков и гетероциклических оснований. Важнейшей характеристикой в определении конформаций нуклеиновых кислот является взаимное расположение углеводной и гетероциклической частей, которое определяется углом вращения вокруг N-гликозилной связи у, В кристаллическом состоянии большинство нуклеозидов, моно-, олиго- и полинуклеотидов имеют анти конформацию (х — О 90 ) (рис. 190). Исключения наблюдвются в тех случаях, когда при атоме С(8) пуринов (или при атоме С(6) пиримидинов] находится объемный заместитель. В растворе производные пиримидинов имеют ]мги-конфор-мацию, тогда как пурины могут принимать как син-, так и анти конформации. [c.333]

В конформационном анализе производных нуклеиновых кислот иногдв используется концепция жесткой нуклеотидной единицы. Согласно этой концепции нуклеотиды имеют более жестко фиксированную конформацию, чем нуклеозиды. Конформациоиная гибкость полинуклеотидов в основном обусловлена легкостью враше- [c.334]

Конформации одиоцепочечнык нуклеиновых кислот. Многие нуклеиновые кислоты — большинство РНК и ряд ДНК — существуют в одноцепочечной форме. Тем не менее они принимают в растворах и кристаллическом состоянии (в тех случаях, когда удается их закристаллизовать) конформации, в которых двухцепочечные участки чередуются с одноцепочечными. Наи лее хорошо изученными одноцепочечными полинуклеотидами являются тРНК. [c.343]

Вероятно, в основе их лежнт конформациоиная гибкость фураноз-ного цикла нуклеотидной единицы, способной к переходу от С 2 )-эидо- к С(3 )-.чн<) 7-конформации, и наоборот. Подобные переходы, в свою очередь, сказываются на торсионных углах фосфодиэфирных и N-гликoзидиыx связей и приводят к таким эффектам, как изменение перед плавлением и дыхание полинуклеотида. [c.346]

В чем же отличие полинуклеотидов от обычных полимеров и полипептидов Прежде всего, гидрофобные силы, которые в последних начинают проявляться при сравнительно большой длине цепи, когда могут образоваться внутренние и внешние области, уже в динуклеотидах дают значительный вклад в осевые взаимодействия, который, как мы увидим, практически не увеличивается при росте цепи. Далее, решающую роль в определении конформации полинуклеотг.да играют взаимодействий двух соседних мономерных единиц, а взаимодействие более далеких единиц можно считать прене- брежимо малым. Поэтому уже рассмотрение динуклеотидов раскрывает все основные конформационные особенности однотяжевых цуклеотидов. [c.167]

Имеет смысл сформулировать несколько задач, которые, надо полагать, будут в скором времени решены из анализа потенциальных функций. 1. Сколько минимумов имеет потенциальная функция регулярного полинуклеотида и каковы их положения в пространстве шести геометрических параметров, характеризующих конформацию 2. Каковы барьеры между минимумами и как велика конформационная свобода в различных состояниях 3. Как влияют электростатические и гидрофобные взаимодействия на относительную стабильность различных конформаций (разумеется, для гидрофобных взаимодействий придется подобрать соответствующие потенциалы) 4. Соответствуют ли известные онформации двойной спирали минимумам (локальным или глобальному) потенциальной функции регулярных однотяжевых полинуклеотидов [c.181]

Каким бы ни было количественное объяснение гидрофобных взаимодействий, они существуют, и это доказывается огромным экспериментальным материалом [60]. Важную роль гидрофобных взаимодействий в формировании пространственной структуры олиго- и полинуклеотидов впервые подчеркнули и попытались теоретически объяснить Синаноглу и Абдульнур (61]. Эта роль сводится к тому, что в системе нуклеотид — растворитель возникают силы, препятствующие контактам неполярных оснований с полярной жидкостью (водой), и они способствуют сближению оснований и возникновению стопкообразной конформации, которая и без того стабилизируется дисперсионными силами. [c.183]

Впервые вопрос о количественном вкладе различных сил, определяющих конформацию, в общую энергию полинуклеотида был поставлен в работе Де Во и Тиноко [62]. [c.184]

Более того, уже в рассмотренной нами работе [94] Кантор и Тиноко отмечают полное отсутствие кооперативности. Исходя из этого они предложили простую схему для расчетов оптических свойств полинуклеотидов из оптических данных составляющих их динуклеотидов. В основе этой схемы лежат два предположения 1) оптические свойства могут быть полностью объяснены взаимодействием ближайших соседних оснований и 2) относительная конформация любых двух оснований одинакова как в динуклеотиде, так и в длинном олигонуклеотиде, если эти два основания являются ближайшими соседями, Вычисленные согласно этой схеме кривые ДОВ прекрасно согласуются с экспериментальными данными, что подтверждает высказанные предположения. [c.192]

Итак, упорядоченные конформации динуклеозидфосфатов определяются осевыми взаимодействиями и соответствуют стопкообразной структуре. То же самое можно сказать и о полинуклеотидах — формирование их пространственной структуры некооперативно и определяется силами, характерными для динуклеозидфосфатов. Ограниченное вращение вокруг межнуклеозидной связи заметно уже на динуклеотидном [c.194]

Несмотря на множество рассмотренных выше экспериментов, проведенных для динуклеозидфосфатов, однотяжевых полинуклеотидов, нуклеозидов и свободных оснований в растворе, мы еще не все узнали о конформационных состояниях этих соединений. При низких температурах в водных растворах основания взаимодействуют друг с другом, стремясь расположиться стопкообразно. При более высоких температурах и в денатурирующих растворах таких, как спирты или концентрированный раствор мочевины, это взаимодействие уменьшается или вовсе исчезает и нуклеотид претерпевает конформационное изменение. Каков характер этого изменения и каковы конформации ди- и полинуклеотидов в динамическом аспекте, меняются ли они со временем или стопка оснований удерживается в водном растворе как угодно долго На эти вопросы долгое время не было ясных ответов, да и сейчас мнения разных исследователей не всегда совпадают. [c.195]

Таким образом, в однотяжевом полинуклеотиде могут од-цовременно сосуществовать и односпиральная и двухспиральная конформация. В синтетическом полинуклеотиде, нанример dAT со строгой последовательностью оснований А и Т вдоль цепи [121], как показано в работе [122], образуется двухспиральная структура. Однако в обычной однотяжевой ДНК более предпочтительна односпиральная структура во многих частях цепи. Первые экспериментальные исследования, например работа Сингеймера [2] с бактериофагом ф 174, в котором были обнаружены однотяжевые ДНК, указывали на то, [c.203]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология