Про фізико-хімічний механізм воднево-тритієвого обміну групи С8Н8 нуклеотидних основ пуринового ряду з водою

• Main Authors: Говорун, Д.М., Кондратюк, І.В., Желтовський, М.В.
• Format: Article
• Language: Ukrainian
• Published: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1995
• Series: Биополимеры и клетка
• Online Access: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/155757

Напівемпіричним квантовохімічним методом AMI в режимі оптимізації всіх структур­них параметрів з нормою градієнта <.0,01 встановлено, що механізм воднево-тритіє­вого (Н→Т) обміну групи С8Н8 нуклеотидних основ пуринового ряду та групи С2Н2 імідазолу (Ігп) з водою зводиться до механізму молекулярно-цвітеріонної таутомерії цих сполук за участю карбопротона Н8 (Н2 у випадку Іпг). Цей висновок зроблено на тій підставі, що у вільному стані для кожної нуклеотидної основи пуринового ряду та Іпг основним таутомером-цвітеріоном з-поміж сімейства таутомерів-цвітеріонів, які формуються шляхом міграції карбопротонів Н8 і Н2 на атоми – акцептори протона, є такий, що утворюється в результаті переходу карбопротона Н8 (Н2 у випадку Ігп) на сусідній в імідазольному кільці атом азоту, з'єднаний з атомом С8 (С2 в Ігп) по­двійним валентним зв'язком. По суті ця ілідна форма є перехідним станом реакції Н→Т-обміну групи С8Н8 нуклеотидних основ пуринового ряду – аденіну (Ade), гуа­ніну (Gua), ксантину (Хап), гіпоксантину (Hyp) і пурину (Риг) та групи С2Н2 імі­дазолу з водою. Молекулярно-кінетичний механізм її формування у водному середо­вищі при сприятливих значеннях рН – естафетне протонування (атома N 7) основ пу­ринового ряду і атома N 3 імідазолу) – депротонування (атома Н8 пуринів і атома Н2 імідазолу). На прикладі Ade показано, що навіть на низькомолекулярному рівні процес Н→Т-обміну є конформаційно чутливим. При цьому наголошується, що швид­кість Н→Т-обміну по групі С8Н8 Ade і Gua визначається власне не конформацією нуклеїнової кислоти, а збуренням цієї конформації, яке детермінує енергію активації обміну, при переході Gua і (або) Ade з основної молекулярної форми в ілідну. З по­зицій молекулярно-цвітеріонної таутомерії нуклеотидних основ пуринового ряду та Іпг за участю карбопротона Н8 (Н2 в Іпг) зроблено спробу пояснити фізико-хімічний механізм ініційованої теплом реакції утворення 8-оксипуринів з відповідних пуринів та 2-оксиімідазолу з Іпг у воді: реакція уявляється як взаємодія позитивно зарядже­ного атома С8 (С2 в Іпг) ілідної форми з негативно зарядженим атомом кисню гідроксилу, що супроводжується відщепленням зайвого атома водню.