Квантово-механічне дослідження конформаційних можливостей молекули 5'-дезоксигуанілової кислоти

• 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/123456789/156392
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Цитувати: Квантово-механічне дослідження конформаційних можливостей молекули 5'-дезоксигуанілової кислоти / Т.Ю. Ніколаєнко, Л.А. Булавін, Д.М. Говорун // Вiopolymers and Cell. — 2011. — Т. 27, № 4. — С. 291-299. — Бібліогр.: 24 назв. — укр.

Мета. Повний конформаційний аналіз ізольованої молекули 5'-дезоксигуанілової кислоти (дГК). Методи. Конформацію молекули описували за допомогою торсійних кутів b = РО5'С5'С4', g = О5'С5'С4'С3', e = = С4'С3'O3'HO3', c = О4'С1'N9C4 , a' = C5'O5'POP , z1 = O5'POP1HP1, z2 = O5'POP2HP2, кута P та амплітуди nmax псевдообертання фуранозного кільця. Стартові геометрії будували, виходячи з отриманих раніше повних конформаційних сімейств молекул 2'-дезоксигуанозину, метилдигідрофосфату та 1,2-дидезоксирибофуранози-5-фосфату. Оптимізацію геометрії виконували на рівні теорії DFT B3LYP/6-31G(d,p), а розрахунок електронних енергій – MP2/6-311++G(d,p). Результати. Виявлено 745 конформерів ізольованої молекули дГК з відносними енергіями Гіббса за нормальних умов в межах 0¸16,4 ккал/моль. Охарактеризовано конформаційну мінливість довжин хімічних зв’язків, валентних кутів та ендо- і екзоциклічних торсійних кутів нуклеотидної основи. Висновки. Встановлено, що енергетично найвигідніший конформер має syn-орієнтацію основи та C1'exo-конформацію фуранозного кільця. Серед знайдених конформерів структура 13 подібна до нуклеотидів ДНК у її AI-, AII-, BI-, ZI- чи ZII-формах, причому найменшу енергію Гіббса (DG = 9,1 ккал/моль) серед цих конформерів має BI-ДНК-подібний. Продемонстровано роль внутрішньомолекулярних H-зв’язків у підтриманні просторової структури конформерів. Ключові слова: 5'-дезоксигуанілова кислота, конформаційний аналіз, ДНК, розрахунки ab initio.