Нуклеиновые спаривание оснований

На рис. 12.1 приведен генетический словарь, а на рис. 12.2-12.22 перечень известных к настоящему моменту структур нуклеиновых кислот. Приведенные на этих рисунках вторичные структуры являются гипотетическими они иллюстрируют широкие возможности структурной организации молекул нуклеиновых кислот, основанной на спаривании комплементарных оснований. [c.299]

Фиг. 58. Специфическое спаривание оснований нуклеиновых кислот в ДНК.

Денатурация и ренативация ДНК. Гибридизация ДНК — ДНК и ДНК — РНК. Двухцепочечные структуры ДНК при нагревании, экстремальных значениях pH, обработке мочевиной могут переходить в форму неупорядоченных клубков — денатурироваться. Молекулы нуклеиновых кислот максимально поглощают ультрафиолет при 260 нм за счет поглощения азотистых оснований. Раствор нативной ДНК имеет при 260 нм оптическую плотность на 40% ниже оптической плотности смеси нуклеотидов —. гиперхромный эффект. Поэтому о денатурации ДНК судят по увеличению Е250- При нагревании поглощение при 260 нм возрастает в узком диапазоне температур (точка плавления 80—85 °С). Денатурация обратима, если остались спирализованные участки ДНК. Восстановление структуры ДНК после удаления денатурирующего фактора (за счет комплементарного спаривания оснований нуклеотидов) называется ренативацией ДНК. На явлении денатурации ренативации основан метод гибридизации. [c.295]

Следует заметить, однако, что установление точной вторичной структуры для высокополимерных РНК, возможно, и не имеет особого смысла, ибо в биологических системах такие РНК существуют, как правило, в виде различных комплексов с белками. Вторичная структура РНК в этих комплексах может совершенно отличаться от структуры входящей в них чистой нуклеиновой кислоты, и, таким образом, знание последней вряд ли даст значительную информацию о биологических функциях РНК. Более того, не исключено, что высокомолекулярные РНК не обладают единой вторичной структурой, а представлены в растворе набором (может быть, довольно большим) молекул с различными схемами спаривания оснований. [c.300]

СПАРИВАНИЕ ОСНОВАНИЙ — ГЛАВНАЯ ОСОБЕННОСТЬ ДВУХЦЕПОЧЕЧНЫХ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ [c.168]

Несмотря на то что такие фаговые геномы проявляют лишь незначительное спаривание оснований в пределах одной цепи и поэтому сохраняются в основном в одноцепочечном состоянии, сама ДНК не является подходящей матрицей для реакции репликации. Нуклеиновая кислота сначала должна быть покрыта белком, связывающимся с одноцепочечной ДНК (белок SSB). Этот белок представляет собой тетрамер с мол. массой, равной 74000, который кооперативно связывается с одноцепочечной ДНК, сохраняя ее в растянутом состоянии. Суть кооперативного способа связывания состоит в том, что связывание одной молекулы белка облегчает связывание другой. В результате однажды начатая реакция связывания на определенной молекуле ДНК быстро распространяется до тех пор, пока вся одноцепочечная ДНК не будет покрыта белком SSB. Следует отметить, что этот белок не является расплетающим его функция состоит в стабилизации одноцепочечной ДНК. [c.421]

Фундаментальная основа передачи информации с помощью нуклеиновых кислот — комплементарное спаривание оснований — выглядит настолько изящной и величественной, что мы на время оказались ослепленными ею и неспособными к дальнейшему совершенствованию наших представлений о структуре ДНК. Но постепенно пелена с глаз спадает, и уже многие лаборатории в мире пытаются добавить свой мазок к будущей более точной картине. [c.19]

Из того факта, что определенные модифицирующие реагенты мешают основаниям спариваться, следует логический вывод, что спаривание оснований в свою очередь должно защищать нуклеиновую кислоту от действия этих реагентов. И в самом деле, двухцепочечные нуклеиновые кислоты в высшей степени устойчивы ко многим соединениям, которые легко реагируют с одноцепочечными поли- [c.191]

Такие взаимодействия имеют важное биологическое значение, и примеры каждого из них рассматриваются в этой книге по ходу изложения. Из этих примеров следует, что спаривание оснований занимает центральное место во всех процессах, протекающих с участием нуклеиновых кислот. [c.34]

Проблема специфического фактор - кодонового взаимодействия, вместо кодон-антикодонового взаимодействия, очень интересна. Поразительно, что белок тоже узнает именно триплет нуклеотидов, и узнавание имеет такую же высокую степень специфичности. Более того, при наличии супрессорной тРНК, комплементарной терминирующему кодону, аминоацил-тРНК и фактор терминации равноправно конкурируют за посадку в А-участок рибосомы. Использование различных модифицированных нуклеотидных остатков в терминирующих кодонах указывает на то, что специфичность RF в узнавании кодона очень напоминает специфичность Уотсон — Криковского спаривания оснований, включая Криковское неоднозначное спаривание ( wobble ). Безусловно, структура белкового антикодона представляет собой очень интригующую и важную задачу, в том числе для решения общих проблем белок-нуклеинового узнавания. [c.267]

Нуклеиновые кислоты гибридизуются путем спаривания оснований [c.36]

Различия между двумя видами информационных макромолекул следует объяснить их характерными химическими свойствами ([1270, 1670]). С одной стороны, нуклеиновые кислоты способны к точной репликации путем спаривания оснований, наиболее известного для двойной спирали ДНК-С другой стороны, они не могут действовать как катализаторы. Это, видимо, объясняется жесткостью цепей нуклеиновых кислот, которая не позволяет им приспосабливать свою пространственную конфигурацию к разнообразным требованиям, предъявляемым к специфическим катализаторам. [c.26]

По мере развития новых методов исследования химического состава нуклеиновых кислот было установлено (Чаргафом), что, несмотря на очень сильное различие в относительном содержании разных оснований в различных ДНК, молярное соотношение между аденином и тимином, так же как и между цитозином и гуанином, во всех исследованных ДНК составляет приблизительно 1 1 [10]. На основе этих данных была выдвинута концепция о спаривании оснований в ДНК. Окончательные результаты были получены при исследовании вытянутых нитей ДНК методом реитгеноструктурного анализа. Из этих исследований следовало, что молекулы ДНК почти наверняка имеют строение спирали, состоящей [c.183]

Для нуклеиновых кислот решение этой задачи проше, чем для белков. В этом вопросе имеются значительные успехи. Основные преобладающие взаимодействия связаны здесь с образованием уотсон-криковских пар. Возможность такого спаривания непосредственно видна из рассмотрения первичной структуры. Чтобы рассчитать энергию спаривания при той или иной последовательности оснований, нужно учесть параметры менее 40 термодинамических взаимодействий. Этот вопрос будет рассмотрен в гл.23. В случае белков задача оказывается значительно более трудной. Аминокислотная последовательность сама по себе не дает таких простых следствий, как правило комплементарности при спаривании оснований. Число параметров термодинамических взаимодействий, которые должны учитываться, оказывается значительно больше. Это обусловлено тем, что число разных аминокислотных остатков равно 20, в то время как число разных нуклеотидов — всего 4. Несмотря на эти трудности, существуют, как мы покажем, более или менее надежные способы предсказания вторичной структуры белков. [c.26]

Примеры четвертичной структуры в системах, состоящих исключительно из нуклеиновых кислот, очень немногочисленны. Один из них — четвертичная структура РНК опухолеродных вирусов, по-видимому, состоящей из двух одинаковых субъединиц. Электронно-микроскопические данные в пользу существования такой структуры в случае 52S-PHK из вируса RD-114 представлены на рис. 3.24. Стабилизация четвертичной структуры, вероятно, осуществляется благодаря спариванию оснований между двумя субъединицами РНК. Если это межцепочечное уотсон-криковское спаривание, то не совсем понятно, чем оно выгоднее внутрицепочечного. [c.192]

КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ, структурное соответствие. двух цепей нуклеиновых к-т, при к-ром аденину и гуанину в одной цепи соответствуют тимин (или урацил.) и-цитозин в другой (см. рис. 3 в сг. Нуклеиновые кислоты). Эти основания взаимод. друг с другом посредством- водородных связей между кето- и аминогруппами, так что образующчеся пары геометрически одинаковы. Специфич. спаривание оснований приводит к двухцепочечной структуре.ауклёиновой к-ты с антилараллельными цепями (двойная. спираЛь). Комплементарные участки могут встречаться- в составе одной цепи нуклеиновой к-ты, что может приводить к образованию внутримол. дуплексных структур. В более широком смысле К.— структурное соответствие любых молекул или участков молекул, обусловливающее образование специфич. комплексов, напр, фермент — субстрат, антиген — антитело. [c.270]

Было показано также, что в процессе экстрагирования вирусных нуклеиновых кислот и отделения их от белка может происходить комплексирование в действительности одноценочечных комплементарных молекул, так что обнаруживаемая двухцепочечность может быть на деле артефактом, связанным с фенольным или детергентным методами выделения внутриклеточной РНК. Были получены данные в пользу гипотезы, что матричная (—)-цень удерживается в комплексе с возникающей (4-)-цепью в основном не за счет спаривания оснований, а каким-то менее жестким способом, возможно с помощью молекул репликазы [117, 549]. Именно выраженной способностью образующейся РНК действовать в качестве информационной РНК и связываться с рибосомами, может быть, и объясняется быстрое снятие этой цепи с матрицы. Наряду с этими данными, однако, в последнее время были получены новые данные о существовании РФ- и РПФ-форм РНК у фагов и вирусов растений [25, 46, 221]. Проведенный недавно анализ образующихся 5 -концевых групп [c.241]

Метод протонного магнитного резонанса на уровне моно- и олигонуклеотидов позволяет получить много ценной информации о таких особенностях строения нуклеиновых кислот, как СТЭКИНГ и спаривание оснований, взаимная ориентация оснований и сахаров и т.п. В случае полимеров с большой молекулярной массой ситуация усложняется тем, что нуклеиновые кислоты состоят преимущественно из четырех нуклеотидных единиц, каждая из которых встречается в молекуле много раз. Поэтому соответствующая часть спектра представляет собой результат наложения сигналов от оснований данного типа, расположенных на разных участках цепи. Кроме того, возникает обычная для жестких макромолекул проблема значительного уширения линий. [c.165]

Эта проблема рассматривалась Райсом и Вада [370], Гиббсом и Ди-марцио [371], Хиллом [372], Зиммом [373] и Лифсоном и Зиммом [374]. Согласно их данным, характеристики конформационного перехода для достаточно длинных цепей не зависят от длины цепи, а переход с изменением температуры довольно резок. Однако, прежде чем сравнивать теоретические результаты с экспериментально наблюдаемыми переходами спираль — клубок в растворах ДНК, следует учесть два дополнительных фактора. Так как ДНК состоит из молекул с очень высокой плотностью ионных зарядов, то нарушение двойной спирали приведет к резкому уменьшению электростатической свободной энергии. Это заставляет предполагать, что добавление электролита, уменьшающего взаимодействие ионных зарядов, присоединенных к макромолекуле, приведет к стабилизации спиральной формы. Экспериментальные данные находятся в качественном согласии с этой точкой зрения, и Шильдкраутом и Лифсоном [347] была предложена количественная теория этого эффекта. Другое осложнение возникает вследствие того, что при спаривании оснований А — Т создается более слабая связь, чем при образовании пар оснований Г — Ц, а также вследствие возможного изменения состава оснований вдоль цепи. Указанные изменения должны привести к расширению интервала плавления. Лифсон [375] обсуждал математический подход к рассмотрению этого фактора, но применение такого подхода в настоящее время ограничивается тем, что нельзя точно доказать последовательность остатков оснований в данном образце нуклеиновой кислоты. [c.134]

РИС. 2-25. Внешние очертания пуриновых и пиримидиновых оснований нуклеиновых кислот. Изображены поверхности, определяемые вандерваальсовыми радиусами отмечены также некоторые из возможных направлений, вдоль которых могут быть образованы водородные связи. Толстыми стрелками указаны водородные связи, соответствующие схеме спаривания оснований по Уотсону и Крику. [c.135]

Исходя из этого, мол но предложить следующий план действия в поисках реакций, которые уничтожили бы инфекционность некоторого вируса, следует отдавать предпочтение таким реагентам, которые препятствуют комплементарному спариванию оснований — необходимому условию репликации если же целью работы является получение мутантов, то следует избрать реагенты, изменяющие таутомерное равновесие у одного или нескольких типов оснований. При этом н елательно, чтобы реагент непосредственно взаимодействовал с атомами основания. Изучение таких мутагенных реакций и их влияния на вирусы, а также на вирусные и прочие нуклеиновые кислоты стало весьма плодотворным направлением исследовательской работы. [c.191]

Что собой представляют молекулы адапторов, можно только гадать ,—писал Крик,однако он все же предположил, что существует одна возможность, которая кажется более вероятной, чем любая другая адап-торы должны содержать нуклеотиды. Это даст им возможность соединяться с РНК-матрицей с помощью того же спаривания оснований, которое было обнаружено в ДНК и полинуклеотидах . Крик допустил далее, что потребуются отдельные ферменты, чтобы присоединять каждый адаптор к своей аминокислоте, и что специфичность, необходимая для различения, скажем, лейцина, изолейцина и валина, должна обеспечиваться этими ферментами, а не углублениями в РНК. Ферменты, построенные из белка, могут, вероятно, осуществлять такие различения легче, чем нуклеиновые кислоты . [c.415]

Недавно был описан принципиально новый метод избирательного разделения полинуклеотидов аффинный электрофорез в геле [1011]. Полиакриламидные гели, содержащие поли-(1-винилурацил) или поли-(9-виниладенин) были получены путем полимеризации акриламида в присутствии указанных веществ. При электрофоретическом разделении нуклеиновых кислот в таких гелях важную роль играют спаривание оснований и более слабые стэкинг-взаимодействия. [c.379]

Феномен спаривания оснований между комплементарными полинуклеотидными последовательностями играет в системе биосинтеза белка фундаментальную роль на многих этапах. Он обеспечивает построение правильных полинуклеотидных последовательностей, когда полимераза снимает копии с ДНК либо в виде ДНК (репликация), либо в виде мРНК (транскрипция). Он же определяет специфическую форму молекул ряда нуклеиновых кислот, выполняющих особые функции. Напри.мер, если в рибосомной РНК имеются два расположенных рядом комплементарных участка, то в молекуле образуется шпилько-образный выступ, а если два таких участка разделены неспа-ренными основаниями, то на конце шпильки образуется петля. Такие структуры характерны для молекул транспортных РНК (тРНК), выполняющих в системе биосинтеза функцию специфических адаптеров для каждой аминокислоты (см. ниже). [c.7]

Таким методом, не прибегая к выделению мРНК в чистом виде, удалось показать, что существует очень нестабильная РНК, которая по своей последовательности соответствует одной из цепей ДНК и которая связывается с рибосомами. Мы можем предположить, что транскрипция происходит так, как это изображено на рис. 5.3. Чтобы спаривание оснований было возможным, ДНК должна быть расплетена в соответствующем участке. Одна из расплетенных цепей при этом используется в качестве матрицы. По ходу транскрипции расплетенный участок передвигается вдоль ДНК. Затем РНК отделяется от ДНК, и прежняя двухцепочечная структура восстанавливается. Все нуклеиновые кислоты синтезируются в направлении от 5 -конца к З -концу. Следовательно, транскрипция и трансляция у бактерий происходят в одном направлении. А это означает, что у бактерий трансляция мРНК может начаться раньше, чем завершится транскрипция. [c.65]

Физические и химические свойства нуклеиновых кислот существенно отличаются от свойств белков и полипептидов. Это является следствием совершенно разного химического состава и строения двух указанных классов молекул. В то время как полипептидный остов электрически нейтрален и к нему присоединены боковые цепи приблизительно двадцати типов, остов нуклеиновой кислоты представляет собой сильно заряженный полиэлектролит, который несет боковые группы только четырех (в большинстве случаев) типов. Далее, боковые цепи нуклеиновых кислот проявляют специфическую комплементар-ность (спаривание оснований), которая отсутствует у аминокислот. Эта комплементар-ность частично ответственна за образование спиральных палочкообразных структур как в двух-, так и в одноцепочечных молекулах. Кроме того, заряженный остов затрудняет переход нуклеиновых кислот в компактные глобулярные конформации, столь типичные для белков. [c.287]

В готовой цепи нуклеиновой кислоты нуклеотиды (подобно аминокислотам в белках) могут претерпевать ковалентную модификацию, приводящую к изменению активности данной нуклеиновой кислоты. Такие посттранскрипционные модификации особенно свойственны молекулам тРНК, в которых обнаруживается много модифицированных нуклеотидов (рис. 5-9). Некоторые из них оказывают влияние на конформацию и на спаривание оснований антикодона, что облегчает узнавание соответствующего кодона мРНК молекулой тРНК. [c.259]

Структурным элементом, характерным для всех тРНК, должна быть и пара оснований А (рис. 3.18 7). Отметим, что пара оснований, включающая А, не может быть уотсон-криковской, поскольку азот N являющийся акцептором водорода в обычной АТ-паре, несет метильную группу. В структуре тРНК акцептором в паре А служит азот Ы аденина. Такой тип спаривания оснований называется хуг-стеновским, по имени кристаллографа, который первым обнаружил его в комплексах компонентов нуклеиновых кислот. [c.185]

Единственной нуклеиновой кислотой с известной третичной структурой является дрожжевая тРНК . Ее структура стабилизирована большим числом водородных связей, отличных от тех, которые образуются при обычном спаривании оснований. Кроме того, в ней реализуется, по-видимому, максимально возможное число межплоскостных взаимодействий между соседними основаниями. Структура тРНК дает пример многоцепочечных взаимодействий и специфической конфигурации цепи, столь типичных для третичной структуры белков. По-видимому, важную роль в формировании третичной структуры РНК играет 2 -ОН-группа. Отсутствие этой группы в ДНК может объяснить, почему основные черты третичной структуры двух типов нуклеиновых кислот столь сильно различаются. Третичная структура ДНК изучена недостаточно, но может включать, по- [c.193]

Денатурация—процесс обратимый, последующее восстановление двухцепочечной структуры ДНК может происходить даже при полном расхождении цепей. Процесс воссоединения, называемый ренатура-цией, реассоциацией или отжигом, происходит при понижении температуры или pH (рис. 1.12). Бели температура или pH понижаются постепенно, то цепи соединяются правильно, с восстановлением всех исходных пар оснований. При резком понижении температуры или pH правильное воссоедтшение комплементарных цепей затрудняется из-за спаривания оснований локально комплементарных участков в пределах одной или разных цепей (рис. 1.14). Диссоциация (денатурация) и реассоциация (ренатурация) ДНК в растворе являются по сути искусственным воссозданием процессов, ифаюших ключевую роль в реализации разнообразных биологических функций in vivo. Очень важным для дальнейшего изложения представляется то, что способность двух отдельных комплементарных цепей нуклеиновой кислоты воссоединяться с образованием исходной структуры является ключевым моментом для проведения соответствующих опы- [c.48]

Мы рассмотрим наиболее важные факторы, определяющие конформацию нуклеиновых кислот. Прежде всего мы проанализируем ограничения, налагаемые на возможные конфигуравди геометрическими и стерическими требованиями. Сразу же станет ясно, что остов нуклеиновой кислоты устроен значительно сложнее полипептидного остова. Затем мы займемся вопросами специфического спаривания оснований и неспецифического стэкинг-взаимодействия, которые играют главную роль в стабилизации упорядоченных форм одно- и двухцепочечных молекул. [c.287]

Две важные особенности не были объяснены в рамках проведенного нами конформационного анализа — специфическое спаривание оснований и поразительная параллельность в расположении уложенных в стопку оснований. Эти особенности характерны и для других структур нуклеиновых кислот, в том числе тех из них, которые образуются в случае одноцепочечных полимеров, таких, как тРНК. Они вызывают особый интерес, и мы рассмотрим их более детально. [c.294]

Два основных типа взаимодействий, стабилизирующих структуру нуклеиновых кислот, связаны с образованием пар и стэкингом оснований. Возможно существование разных типов пар оснований, и некоторые из них действительно наблюдались при кристаллографическом исследовании мономеров. Для кристаллов мономерных производных аденина и урацила образование уотсон-криковских пар (как в двойной спирали ДНК) никогда не наблюдалось, но часто удавалось обнаружить другие типы пар. Для комплементарных же дннуклеотидов ApU, кристаллическая структура которых определена с атомным разрешением, характерно образование уотсон-криковской спирали. Спаривание оснований было исследовано и для растворов мономеров установлено, что А спаривается в основном с и, а G с С, хотя при образовании специфического комплекса А — U реализуется более одной схемы спаривания. Вся совокупность данных свидетельствут о том, что уотсон-криковская спираль образуется вследствие электронной комплементарности в А—U- и G—С-парах и вследствие геометрических ограничений в двойной спирали. [c.312]

Известно, что двухцепочечные нуклеиновые кислоты образуют регулярные спиральные структуры, подобные уотсон-криковской В-форме ДНК. Но что произойдет, если удалить одну из двух цепей двойной спирали или если синтезировать гомрполинуклеотид [например, ро1у(с1А)], в котором не может происходить спаривание оснований, как в ДНК Рассмотрим два крайних случая одиночная цепь имеет клубкообразную структуру, довольно жесткую и протяженную из-за ограниченной свободы вращения в фосфодиэфир-ном остове (см. гл. 6) одиночная цепь образует регулярную спираль с тем же радиусом и шагом, как и в том случае, когда она образует двойную спираль вместе с комплементарной цепью. [c.240]

Пользуясь представлением о спаривании комплементарных оснований, напищите комплементарную цепь нуклеиновой кислоты для цепи ТАТГЦЛ. [c.470]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология