Учебно-методический комплекс дисциплины «Нуклеиновые кислоты»

жүктеу 7,52 Mb.

бет	12/117
Дата	28.09.2023
өлшемі	7,52 Mb.
	#43588
түрі	Учебно-методический комплекс

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 15 ... 117

КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

Параметры спирали ДНК
Обычно центр пар не совпадает с осью спирали. Расстояние от оси спирали до центра тяжести пары называют сдвигом пары оснований, D (рис. 2.7, А). Кроме того, плоскость пар не строго перпендикулярна оси. Ее отклонение от перпендикулярного положения определяется двумя углами – углом наклона (tilt) пары оснований,  (рис. 2.7, Б) и углом крена (roll) пары. Спаренные основания не обязательно компланарны. Они могут быть повернуты друг относительно друга (вокруг длинной оси пары, проходящей через С6-атом пиримидина и С8-атом пурина) на угол пропеллера (propeller), который равен двугранному углу между нормалями к плоскостям оснований. Два основания в уотсон-криковских парах некомпланарны, так, угол пропеллера в паре А–U равен 12. В противоположность этому основания в хугстиновской паре строго компланарны. Однако в других кристаллических структурах, например в хугстиновской паре 9-метиладенин-1-метил-5-иодурацил, пропеллерный поворот составляет 9.

а б
Рис. 2.7. Параметры спирали ДНК.

Шаг cпирали – это расстояние вдоль оси спирали, соответствующее одному полному витку (повороту на 360). Если n – число пар нуклеотидов на один виток, а h – расстояние между двумя соседними нуклеотидами вдоль оси спирали (рис. 2.7, Б), то шаг спирали H будет связан с этими величинами соотношением H = n • h. Для целочисленных спиралей n целое, но оно может и не быть целым числом. Угол спирального вращения () – это угол, образуемый С1–С1-отрезками соседних пар оснований (рис. 2.7, А).
 = 360/n, где n – число пар оснований на виток спирали.
Кроме горизонтального взаимодействия между основаниями, лежащими в одной плоскости, которое реализуется путем образования водородных связей, важную роль в стабилизации двойных спиралей играет стэкинг-взаимодействие. Это взаимодействие между гетероциклическими основаниями, уложенными одно над другим, обусловлено ван-дер-ваальсовыми силами и гидрофобными эффектами. В направлении, перпендикулярном плоскости гетероциклов, энергетически выгодным оказывается расположение в виде стопки бумаг. Плоская структура оснований допускает сближение до 0,3 нм, и поскольку ван-дер-ваальсовы силы резко возрастают с уменьшением расстояния, то стэкинг-взаимодействия играют важную роль в поддержании структуры нуклеиновых кислот. При этом оказывается, что стэкинг-взаимодействие между основаниями довольно специфично: полярные группы одного основания, -NH₂, =N- или =O, нависают над ароматическим кольцом соседнего основания. Если спаривание оснований путем образования водородных связей зависит от состава пары оснований, то стэкинг зависит как от состава, так и от последовательности. В олиго- и полинуклеотидах стэкинг между соседними основаниями может приводить к формированию стабильной одноцепочечной спиральной структуры. При комнатной температуре poly(A) представляет собой в основном спиральную структуру, а poly(U) находится преимущественно в состоянии разупорядоченного клубка.
Молекулы двухцепочечных РНК и ДНК имеют характерные бороздки или желобки, расположенные параллельно фосфодиэфирному остову. Так как пары оснований смещены от оси спирали и две гликозидные связи пары направлены в одну сторону, поверхность спирали не является гладкой, как у цилиндра, а имеет два желобка разной ширины и глубины, так называемые большой и малый (или главный и минорный) (рис. 2.8).

а б

Рис. 2.7. Параметры спирали ДНК. Минорный желобок находится там, где располагаются О₂-атом пиримидина и N₃-атом пурина, а главный желобок – с противоположной стороны пары. Метильная группа тимина также расположена в большом желобе. В тех случаях, когда ось симметрии совпадает с осью спирали, спираль имеет желобки только одного типа. Желобки являются, вероятно, участками присоединения белков, выполняющих регуляторные функции при экспрессии генов.

жүктеу 7,52 Mb.

Достарыңызбен бөлісу:

1 ... 8 9 10 11 12 13 14 15 ... 117