Первичная структура полинуклеотидов

Для определения первичной структуры полинуклеотидов лю бого типа (РНК или ДНК) и любой длины в настоящее время наиболее перспективным кажется путь в. Принцип этого подхода состоит в специфической модификации (пометке) каждого из [c.17]

Первичная структура нуклеиновых кислот определяется последовательностью нуклеотидных звеньев, связанных ковалентными связями в непрерывную цепь полинуклеотида. [c.442]

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]

ПОЛИНУКЛЕОТИДЫ ПЕРВИЧНАЯ СТРУКТУРА (ФОСФОДИЭФИРНАЯ ЦЕПЬ) [c.127]

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]

Однако блочный метод определения первичной структуры, несмотря на явные преимущества по сравнению с методом последовательного отщепления концевых фрагментов, принципиально не может быть применен при изучении высокомолекулярных полинуклеотидов. По мере увеличения длины цепи количество идентичных блоков возрастает, что приводит к неопределенности при воссоздании исходной структуры. [c.17]

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]

Модификация полинуклеотидов азотистой кислотой может быть применена для изучения первичной структуры полимеров, их макроструктуры и при функциональных исследованиях. [c.419]

Кроме того, химический или биохимический анализ последовательности оснований в полинуклеотиде длиной в 200 000 оснований - задача по истине огромная. Подсчитаем если бы ежедневно можно было определять последовательность участков из 100 оснований, то для установления полной последовательности потребовалось бы 5 лет (без дней отдыха и праздников и при безошибочной работе). В настоящее время перспективы выяснения первичной структуры хромосомного материала едва ли можно считать многообещающими. [c.33]

Первичную структуру здесь образуют цепочки из мононуклеотидов. Эти цепочки скручены в а-спираль (вторичная структура). Оказалось, что в нуклеиновых кислотах, содержащих дезоксирибозу (дезоксирибонуклеиновая кислота, сокращенно ДНК), спирали состоят из двух строго параллельных цепочек полинуклеотидов, причем длина спирали может дос- [c.235]

Тип межнуклеотидной связи. Согласно данным электрометрического титрования, основным типом межнуклеотидных связей в полинуклеотидах являются фосфодиэфирные. Полифосфатные и пирофосфатные связи обнаружены не были. В связи с этим основная первичная структура природных нуклеиновых кислот схематически может быть выражена следующим образом [c.385]

Первичной структурой полимера, состоящего из различных мономеров, является последовательность ковалентно связанных мономеров, например последовательность аминокислот в белке или последовательность нуклеотидов в полинуклеотиде. Первичная структура полимера может быть определена путем химического анализа с применением большого числа методов разделения, описанных в гл. 8 и 9. Однако сами химические методы в данной книге не будут рассмотрены. [c.16]

Со времени открытия первых представителей рестриктаз П типа, как и в случае исследования сайтовой специфичности, методы определения места расщепления постоянно совершенствовались. Происходило это в основном благодаря бурному развитию методов анализа первичной структуры олигонуклеотидов и полинуклеотидов, а также появлению возможности быстро синтезировать олигонуклеотиды любой длины и последовательности. Все новейшие достижения в области синтеза и анализа нуклеиновых кислот быстро адаптировались для определения специфичности рестриктаз. [c.174]

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]

Н.-мономерные звенья и промежут. продукты биосинтеза нуклеиновых кислот и нуклеотидкоферментов (см. Коферменты), участники мн. др. процессов в обмене в-в (см., напр., Аденозинфосфорные кислоты), исходные в-ва для хим. и хим.-ферментативного синтеза олиго- и полинуклеотидов. Они широко применяются в биол. исследованиях. Так, мн. нуклеозид-5 -трифосфаты, модифицированные по моносаха-ридному остатку (с заменой гидроксила в положении 3 на атом Н, др. атом или группу), включаются с помощью полимераз в цепь нуклеиновой к-ты, обрывая ее рост (терми-нация цепи). Благодаря этому такие Н. широко используют при выяснении первичной структуры нуклеиновых к-т (метод Сенгера). [c.305]

Различие реакц. способности П. о. позволяет избирательно модифицировать их в составе полинуклеотидов. Такие р-ции лежат в основе определения нуклеотидной последовательности (первичной структуры) нуклеиновых к-т. Взаимод. с соседними основаниями, зависящие от локальной высшей структуры полинуклеотидов, оказывают влияние на скорость модификации П.о. при действии разл. агентов. В связи с этим сопоставление относит, скоростей модифшсации П. о. используется для изучения вторичной и третичной структуры нуклеиновых к-т. [c.530]

Собственно секвенирование на его сегодняшнем уровне позволяет определить последовательность аминокислот в полипептидах, состоящих не более чем из нескольких десятков аминокислотных остатков, и определить в один прием последовательность для полинуклеотида, длина которого не превышает нескольких сотен мономеров. Существенно, что названные полимерные фрагменты значительно короче, чем те природные биополимерные молекулы, структура которых подлежит определению. Поэтому перед собственно прйцедурой секвенирования приходится. разрезать исследуемый полимер на фрагменты определенной длины, достаточно короткие, чтобы их можно было подвергнуть секвенированию. Обычно речь идет о разрезании на значительное число фрагментов, которые должны быть разделены и очищены до индивидуального состояния. После того как каждый из них подвергнут секвенированию, следует восстановить структуру исходного биополимера, т.е. определить, в каком порядке набор фрагментов с уже установленной первичной структурой располагался в исходном биополимере. [c.269]

На третьем этапе проводится электрофорез всех четырех проб в полиакриламидном геле. Для того чтобы условия разделения были идентичными во всех четырех пробах, пробы наносят на один гель и разделяют на четырех параллельных дорожках этого геля. Разделение, как уже говорилось в 7.1, проходит по длине, и положение каждого фрагмента, детектируемое радиоавтографически, дает его длину, а тем самым и положение соответствующего мономера в исходной цепи. Таким образом, на одной дорожке, если речь идет о ДНК-фрагменте, определяется положение всех остатков тимидина, на другой — всех остатков дезокси-цитидина, на третьей — всех остатков дезоксигуанозина и на четвертой — всех остатков дезоксиаденозина. В сумме это дает положение в исходном полинуклеотиде всех мономеров, а это и означает, что определяется его первичная структура. Эта структура в один прием считывается с геля, причем при достаточной длине дорожки геля одновременно может быть определено расположение сотен мономерных звеньев. Идеализированная схема такого разделения и определяемая последовательность приведены на рис. 77. [c.278]

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]

Различные олиго- и полинуклеотиды отличаются друг от друга содержанием нуклеотидов каждого типа. Выраженные в процентах относительные количества мономерных 1веньев называют нуклеотидным составом, а их последовательность— первичной структурой нуклеиновой кислоты. [c.306]

Обише закономерности, найденные для структуры тРНК, по-видимому, реализуются и в других одноцепочечных полинуклеотидах. Те из них. для которых уже определены первичные структуры, могут быть представлены как образования с чередующимися двух- и одноцепочечными участками. Например, молекулы рибо-сомных 5S РНК имеют вторичные структуры, сходные с клеверным листом тРНК. Значительно более сложно выглядят структуры высокомолекулярных рибосомных или вирусных РНК (рис. 199). Несомненно, что такие РНК находятся в компактной форме, как это следует из их гидродинамическ 1х свойств, одиако детали пространственной организации пока неизвестны. [c.344]

Реакция нуклеиновых кислот с глиоксалем может рассматриваться как специфическая по отношению к гуаниновым звеньям скорость ее взаимодействия с одноцепочечными полинуклеотидами значительно выше, чем с двухцепочечными. Она применялась при изучении первичной структуры РНК как метод ограничения действия гуанилрибонуклеазы. Реакции с альдегидами широко используются для фиксации одноцепочечных участков нуклеиновых кислот при изучении их с помощью электронной микроскопии. [c.390]

Итак, первичная структура молекулы ДНК представляет собой линейную цепь нуклеозидов, связанных молекулами фосфорной кислоты в положениях 3 и 5 остатков пентозы, т. е. представляет собой полинуклеотид, молекулярная масса которого колеблется от 200 ООО до 20 ООО ООО. На рис. 91 пхюдстав- [c.556]

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (полинуклеотиды), биополимеры, мономерными звеньями к-рых являются нуклеотиды. В зависимости от природы нуклеотида различают дезоксирибонуклеиновые к-ты (ДНК) и рибонуклеиновые к-ты (РНК). Разница между ними состоит в том, что в первых отсутствуют гидроксилы в положении 2 в пентоэном цикле (дезоксирибоза вместо рибозы). Первичная структура [c.393]

Итак, первичная структура молекулы ДНК представляет собой липейпую цепь нуклеозидов, связанную молекулами фосфорной кислоты в положениях 3- и 5-остатков пентозы, т. е. представляет собой полинуклеотид, молекулярная масса которого колеблется от 200 ООО до 20 000 000. На рис. 87 представлена повторяющаяся структурная единица молекулы ДНК, содержащая четыре нуклеотидных звена. [c.425]

Здесь и далее мы испо.пьзуем термин первичная, вторичная, третичная и четвертичная структуры нуклеиновых кислот в следующем смысле. Первичная структура — последовательность пуклеозндпых звеньев, соединенных фосфо-диэфирной связью в непрерывную и неразветвленную полинуклеотидную цепь. Вторичная структура — в случае одноцепочечных, главным образом монотонных полинуклеотидов, — пространственное расположение нуклеозидных звеньев, обусловленное межплоскостным взаимодействием оснований. В случае двух комплементарных цепей вторичная структура представляет собой жесткую двойную спираль, стабилизованную как ме.жплоскостным взаимодействием соседних оснований в пределах одной цепи, так и водородными связями между противолежащими основаниями в параллельных цепях. Третичная структура образуется в результате реализации наряду с двухспиральными иных типов фиксированной укладки полинуклеотидных цепей. Четвертичная структура — пространственное расположение взаимодействующих макромолекул (обычно полинуклеотидов и полипептидов) в нуклеопротеидах — рибосомах, вирусах и т. д. [c.16]

Как уже отмечалось (см. гл. 1), тРНК представляют собой, по-видимому, наиболее короткие из известных до сих пор природных полинуклеотидов. Кроме того, они отличаются от других полинуклеотидов наличием большего количества редких компонентов. Эти два обстоятельства позволили установить для ряда тРНК первичную структуру, что, в свою очередь, дало возможность построить конкретные модели их вторичной структуры. Однако еще до установления последовательности нуклеотидов был сделан ряд выводов о некоторых общих чертах вторичной структуры тРНК (обзор —см. 2 . 245) [c.285]

Модификация полинуклеотидов диметилсульфатом может быть применена для исследования первичной структуры. Специфическое метилирование по остатку дезоксигуанозина в ДНК и последующее выдерживание в нейтральной среде приводит к отщеплению 7-метилгуанина образующаяся дегуаниловая ДНК может быть расщеплена на блоки с помощью р-элиминации (см. гл. 1 и 10). В случае РНК метилирование можно использовать для повышения специфичности ферментативного расщепления, так как З -фосфо-диэфирная связь, образуемая остатком 3-Ы-мети,пцитидина, не расщепляется под действием панкреатической пиримидил-РНК-азы, а З -фосфодиэфирная связь, образуемая остатком 7-Ы-метил-гуанозина, — под действием гуанил-РНК-азы Т . Последний принцип был использован при установлении структуры 55 РНК (см. гл. 1). [c.369]

Полинуклеотиды, т. е. рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), представляют собой макромолекулярные цепи, в которых, в соответствии с анализом, на 1 моль гетероцикла приходится 1 моль сахара и 1 остаток фосфорной кислоты. По кривой титрования ясно, что при каждом атоме фосфора имеется 1 гидроксил, т. е. что полинуклеотиды представляют собой двузамещенные эфиры фосфорной кислоты, сохранившей одну кислотную функцию. Все это позволяет полностью установить тип первичной структуры РНК и ДНК. Однако конкретная первичная структура каждой индивидуальной РНК и ДНК определяется еще чередованием четырех гетероциклов — двух пуриновых (аденин и гуанин) и двух пиримидиновых (урацил и цитозин — для РНК тимин и цитозин — для ДНК). Методы установления этого чередования только разрабатываются. Метод, предложенный Корана, состоит в подборе специфических ферментов, один из которых (из змеиного яда) расщепляет цепь по связи фосфорной кислоты с первичным гидроксилом (С, ), а другой (из селезенки) — по связи фосфорной кислоты с вторичной гидроксильной группой (Сз>) [c.717]

Вторая из догм, представляющая собой новейший вариант теории один ген — один фермент, опиралась на представления о роли белковой структуры. Согласно этой догме, информационное содержание любого гена, а следовательно, и истинное значение четырехбуквенной записи в ДНК не может быть ничем иным, как изображением первичной структуры данного полипептида. Вместе взятые, обе догмы подразумевали, что роль любой определенной последовательности пурин-пиримидиновых оснований полинуклеотидных цепей ДНК, которая и составляет ген, сводится к тому, чтобы определять последовательность аминокислот в какой-то определенной полипептидной цепи. Так летом 1953 г. зародилась идея о существовании генетического кода, связывающего последовательность нуклеотидов в полинуклеотидах с последовательностью аминокислот в полипептидах. Путем простых рассуждений вскоре легко пришли к выводу, что код этот должен быть до предела прост для каждого аминокислотного остатка в полипептидной цепи должна существовать информация, которая определяет, какая из двадцати стандартьых аминокислот должна находиться в данной точке полипептидной цепи. Совершенно очевидно, что соотношения один к одному между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями в ДНК и аминокислотами в полипептиде быть не может, поскольку каждое из четырех оснований. А, Г, Ц и Т, могло бы определять только одну из четырех, но не одну из двадцати аминокислот. Не может быть и так, чтобы каждый аминокислотный остаток детерминировался двумя смежными парами оснований, так как в этом случае четыре основания могли бы кодировать не более чем 16 видов различных аминокислот (4-4 = 16). Следовательно, код должен быть таким, чтобы каждый аминокислотный остаток детерминировался по меньшей мере тремя парами оснований, расположенных в полинуклеотидных цепях ДНК, вероятно последовательно. В этом случае четыре типа оснований, сгруппированные по три, могут определять более чем достаточное число (4.4.4 = 64) различных видов аминокислот. [c.185]

В гл. V и VI мы рассматривали факты, свидетельствующие о том, что специфические свойства и функции любого белка определяются не только относительным числом и последовательностью аминокислотных остатков, но также трехмерной структурой белка в целом. Кроме того, в настоящее время известно, что сама третичная структура есть функция первичной структуры, т. е. последовательности аминокислот, и упаковка белковых цепей не определяется непосредственно генетическими факторами. Далее, даже если первичная ассоциация нуклеотидов была небеспорядочной, все же, но-видимому, нет оснований считать, что полипептиды, синтезировавшиеся под контролем абиогенных полинуклеотидов, непременно должны были обладать биологически значимыми функциями. С другой стороны, ясно, что как окружающая среда, так и сами взаимодействующие элементы в силу присущих им свойств могут накладывать ограничения на процесс синтеза полипептидов (за счет взаимодействий между объединяющимися мономерами и за счет пространственных взаимодействий со средой). Если предполагаемая модель биогенеза, базирующаяся иа белках, верна, то у нас имеется готовое объяснение для механизма появления полинуклеотидов, содержащих информацию, которая имеет отношение только к биологически выгодным полипептидам. В противном случае, вероятнее всего, появлялись бы многочисленные бессмысленные полипептиды и перед нами встала бы проблема малоэффективной системы проб и ошибок. Итак, образовавшиеся прн добиологическом синтезе полипептидов последовательности могли быть результатом прямого взаимодействия мономеров и взаимодействия между окружающей средой и полимерсинтезирующей системой. Если была необходимость в наличии нуклеиновых кислот, то из этого непосредственным образом не следует, что кодируемая ими последовательность амино- [c.327]

В табл. 19 приведена лишь небольшая часть известных в настоящее вр мя первичных структур ДНК. На 1.1.1985 г. были получены данные о первичной структуре 4175 соединений полинуклеотидной природы, составленных из 3 млн. н. о. Всего за 2,5 года, к августу 1987 г., число расшифрованных первичных структур нуклеиновых кислот возросло до 14 020 при 14855147 н. о. в их составе. На апрель 1993 г. Gen Bank содержал информацию о последовательности нуклеотидных остатков в 111911 полинуклеотидах, собранных из 129968 355 н. о., в том числе о расположении [c.203]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология