Аналіз конформаційних можливостей молекули 2-дезокси-D-рибофуранози квантово-механічним методом функціоналу густини

• Дата: 2011
• Автори: Ніколаєнко, Т.Ю., Булавін, Л.А., Говорун, Д.М.
• Формат: Стаття
• Мова: Ukrainian
• Опубліковано: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 2011
• Назва видання: Вiopolymers and Cell
• Теми: Molecular Biophysics
• Онлайн доступ: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155616
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Цитувати: Аналіз конформаційних можливостей молекули 2-дезокси-D-рибофуранози квантово-механічним методом функціоналу густини / Т.Ю. Ніколаєнко, Л.А. Булавін, Д.М. Говорун // Вiopolymers and Cell. — 2011. — Т. 27, № 1. — С. 74-81. — Бібліогр.: 16 назв. — укр.

Мета. Виявити повне сімейство конформерів a- і b-аномерних форм молекули 2-дезокси-D-рибофуранози і встановити, чи може ця молекула слугувати моделлю цукрового залишку ДНК. Методи. Конформації молекули описано за допомогою чотирьох торсійних кутів (b, g, e, і c') та кута псевдообертання фуранозного кільця Р. У 810 стартових геометріях для всіх аномерів кожен з кутів b, g, e, і c' набував кожного із значень +60°, –60°і 180°, а кут псевдообертання фуранозного кільця при цьому – кожного з 10 різних значень. Оптимізацію геометрії проведено квантово-механічним методом функціоналу густини (DFT) з використанням обмінно-кореляційного функціоналу B3LYP і стандартного базисного набору 6-31G(d,p). Електронні енергії при оптимізованих геометріях розраховано методом MP2/6-311++G(d,p), а для енергетично найвигідніших конформерів a- і b-аномерних форм – методом MP2/cc-pVQZ. Ангармонійність власних коливань молекули описано в рамках спектроскопічної теорії збурень другого порядку (PT2). Результати. Одержано повні сімейства конформерів для двох аномерних форм молекули 2-дезокси-D-рибофуранози. Для a-аномера воно налічує 94 структури, для b-аномера – 107. Визначено, що в газовій фазі у термодинамічно рівноважній суміші a- і b-аномерів переважають представники a-сімейства у пропорції 82:18 %. У кожного з конформерів охарактеризовано ангармонійність його нормальних коливань. Висновки. Встановлено присутність B- та AII-ДНК-подібних структур у конформаційних сімействах обох аномерів. Показано, що врахування ангармонійності нормальних коливаль може істотно (більш ніж на kBT за нормальних умов) змінювати коливальну складову енергії Гіббса молекули. Ключові слова: 2-дезокси-D-рибофураноза, конформаційний аналіз, розрахунки ab initio.