Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти
Напівемпіричним квантовохімічним методом AMI вивчено енергетичний (ентальпію) та структурний (зміну стереохімічної нежорсткості та таутомерного стану) аспекти індукованої теплом реакції пошкодження кисневими радикалами азотистих основ пуринового ряду у вільному стані. Полуэмпирическим квантовохимич...
Saved in:
| Published in: | Биополимеры и клетка |
|---|---|
| Date: | 1997 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
1997
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155673 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти / Д.М. Говорун // Биополимеры и клетка. — 1997. — Т. 13, № 6. — С. 442-444. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859638185239248896 |
|---|---|
| author | Говорун, Д.М. |
| author_facet | Говорун, Д.М. |
| citation_txt | Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти / Д.М. Говорун // Биополимеры и клетка. — 1997. — Т. 13, № 6. — С. 442-444. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Биополимеры и клетка |
| description | Напівемпіричним квантовохімічним методом AMI вивчено енергетичний (ентальпію) та структурний (зміну стереохімічної нежорсткості та таутомерного стану) аспекти індукованої теплом реакції пошкодження кисневими радикалами азотистих основ пуринового ряду у вільному стані.
Полуэмпирическим квантовохимическим методом AMI изучены энергетические (энтальпия) и структурные (изменение стереохимической нежесткости и таутомерного состояния) аспекты индуцированной теплом реакции повреждения кислородными радикалами азотистых оснований пуринового ряда в свободном состоянии.
The energetical (enthalpy) and structural (variation in stereo-chemical nonrigidity and tautomeric state) aspects of the heat induced damage of purine bases by oxygen radicals have been studied by the semiempirical Quantum-chemical AMI method.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:18:25Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 0233-7657. Биополимеры и клетка. 1997. Т. 13. № 6
СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ БИОПОЛИМЕРОВ
Пошкодження пуринових основ кисневими
радикалами: енергетичний та структурний аспекти
Д. М. Говорун
Інститут молекулярної біології і генетики ПАН України
252143» Київ, вул. Академіка Заболотного, 150
Напівемпіричним квантовохімічним методом AMI вивчено енергетичний (ентальпію) та струк
турний (зміну стереохімічної нежорсткості та таутомерного стану) аспекти індукованої
теплом- реакції пошкодження кисневими радикалами азотистих основ пуринового ряду у вільному
стані
Вступ. У процесі життєдіяльності організму під
дією кисневих радикалів у ДНК утворюються чис
ленні продукти пошкодження її основ, найістот
нішими з-поміж них як за кількісним виходом, так
і за біологічною значущістю є пуринові похідні
(див., наприклад, [1, 2J і наведену там бібліо
графію) — o 8Gua і o 8Ade. Встановлено [1, 2] , що ці
сполуки відіграють важливу роль у мутагенезі,
канцерогенезі, у процесах старіння тощо.
Так, зокрема, їхня висока мутагенна специ
фічність пояснюється утворенням неправильних
пар A:o8G і G:o8G та відносно високою стійкістю
першої з них до репарації. Левова частка мутацій,
що виникають в результаті пошкодження ДНК
кисневими радикалами, є точковими замінами ос
нов, такими як трансверсії Gua -* Thy і Gua Cyt
та транзиції Cyt -» Thy [1 ].
Високу концентрацію продуктів окислювальної
модифікації азотистих основ пуриновою ряду, зок
рема o 8Gua, виявлено в тканинах пухлин, що
спричиняють рак молочної залози у жінок. Значне
підвищення вмісту o 8Gua в ДНК лейкоцитів люди
ни викликає куріння — воно призводить до окис
лювального пошкодження основ ДНК і, як наслі
док, до раку легенів. Найімовірніші мутаційні замі
ни, які відбуваються при ракові легенів і печінки,
а також при карциномі сечового міхура у людини,
зумовлені утворенням o 8Gua в ДНК [1 ].
Утворення o 8Gua під дією кисневих радика
лів — постійне і неминуче пошкодження ДНК, що
© Д . М. Г О В О Р У Н , 1997
корелює зі швидкістю метаболічних процесів, обу
мовлених засвоєнням кисню. З віком відбувається
накопичення вмісту o 8Gua в мітохондріальній ДНК
людини [1 ].
Визріла нагальна потреба детального розумін
ня фізико-хімічних засад процесів спонтанного по
шкодження нуклеотидних основ кисневими радика
лами. Актуальним є питання про те, як особливості
геометричної та електронної будови канонічних
нуклеотидних основ пов'язані з термодинамічними
характеристиками їхньою спонтанного окислення.
Незважаючи на певні успіхи у цьому напрямку,
досягнуті, в основному, завдяки експерименталь
ним дослідженням (див. [1, 2 ] і наведену там
бібліографію), існуючі фізико-хімічні уявлення про
цю життєво важливу проблему не є вичерпними.
Ця робота має за мету вивчити енергетичний
(ентальпію) та структурний (найімовірніше місце
окислення та зміни стереохімічної нежорсткості і
таутомерного стану, що його супроводжують) ас
пекти реакції спричиненого теплом пошкодження
пуринових основ ДНК кисневими радикалами.
Матеріали і методи. Ентальпію реакції окис
лення ЛЯ пуринових основ та деяких їхніх метиль-
ованих аналогів
А + Н 2 0+ЛЯ = оА + Н 2
визначали за формулою
Л Я = ДЯ(оА) - ЛЯ (А) + АЯ(Н 2 ) - АЯ(Н 2 0) ,
де АЯ(А) і ЛЯ (оА) — теплота утворення азотистої
основи А та її окисленого аналога оА; ЛЯ(Н 2 0) і
АЯ(Н 2) — теплота утворення молекули води і вод
ню відповідно. При цьому величини ЛЯ (А) і
442
П О Ш К О Д Ж Е Н Н Я П У Р И Н О В И Х О С Н О В К И С Н Е В И М И РАДИКАЛАМИ
ДЖоА), що відповідають основній таутомерній фо
рмі досліджуваних молекул [3—7], розраховували
ся напівемпіричним квантовохімічним методом
AMI в режимі оптимізації всіх структурних пара
метрів з нормою градієнта < 0,01, а значення
Д # ( Н 2 0 ) і Ді/(Н 2 ) бралися з експерименту [8].
Враховуючи, що найбільшу біологічну зна
чущість хмають продукти пошкодження кисневими
радикалами саме пуринових основ [1, 2 ] , об'єк
тами дослідження вибрано канонічні нуклеотидні
основи (Ade і Gua), їхні метильовані у дев'ятому
положенню аналоги (m9Ade і m 9Gua), які є найп
ростішими моделями нуклеозидів, продукти де
замінування цих сполук (Hyp, Хап, ш 9Нур,
m 9Xan), а також деякі модельні молекули (Im, Pur,
m'lm та m 9 Pur).
Результати і обговорення» Аналіз отриманих
результатів (таблиця) дозволяє зробити наступні
висновки.
Реакція пошкодження азотистих основ пурино
вого ряду у вільному стані має ендотермічний
характер. За одних і тих же фізико-хімічних умов
здатність до неї значно менша, аніж до дезамі
нування [9 ].
За схильністю до викликаного теплом окислен
ня канонічні нуклеотидні основи та їхні метильо-
Е шпальні я реакції окислення А И ( ккал/моль) азотистих
основ пуринового ряду та їхніх метильованих по
глікозидному азоту аналогів у вільному стані, розрахована
напівемпіричним квантовохімічним методом AM J
443
ГОВОРУН д . н.
Д. И. Говорун
Повреждение пуриновых оснований кислородными радикалами:
энергетический и структурный аспекты
Резюме
Полуэмпирическим квантовохимическим методом AMI изуче
ны энергетические (энтальпия) и структурные (изменение
стереохимической нежесткости и таутомерного состояния)
аспекты индуцированной теплом реакции повреждения кисло
родными радикалами азотистых оснований пуринового ряда в
свободном состоянии.
D. М. Hovorun
The damage of purine bases by oxygen radicals: energetic and
structural aspects
Summary
The energetical (enthalpy) and structural (variation in stereo
chemical nonrigidity and tautomeric state) aspects of the heat
induced damage of purine bases by oxygen radicals have been
studied by the semiempirical quantum-chemical AMI method.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Полтев В.И., Брусков В.И., Шулюпина И.В. и др. Гено-
токсическая модификация оснований нуклеиновых кислот
и ее биологические поледствия. Обзор и перспективы
экспериментальных и расчетно-теоретических исследова
ний / / Молекуляр. биология.—1993.—27, № 4.—С. 734—
757.
2. Псскин А. П. Взаимодействие активного кислорода с ДНК
/ / Биохимия-1997.—62, № J2.—C. 1571 — 1578.
3. Говорун Д. А/., Кондратюк І. В. Квантовохімічні розра
хунки свідчать: прототропна таутомерія канонічних нук
леотидних основ має молекулярно-цвітеріонний характер.
І. Пурини / / Биополимеры и клетка.—1996.—12, № 1.—
С. 49—52.
4. Говорун Д. М., Кондратюк 1. В., Желтовський М. В.
Прототропна молекулярно-цвітеріонна таутомерія пурину
/ / Там же.—1995.—11, № 6.—С. 45—50.
5. Говорун Д. М., Кондратюк 1. В., Желтовський М. В.
Прототропна молекулярно-цвітеріонна таутомерія імідазо-
лу та піримідину / / Там же.—С. 41—44.
6. Говорун Д. М., Кондратюк /. В., Желтовський М. В.
Прототропна молекулярно-цвітеріонна таутомерія гіпокса
нтину: розрахунок методом AMI у вакуумному наближенні
/ / Там же.—№ 1.—С. 30—35.
7. Кондратюк І. В., Говорун Д. М., Желтовський М. В.
Прототропна молекулярно-цвітеріонна таутомерія ксанти-
ну: розрахунок методом AMI / / Там же.—1994.—10,
№ 6.—С. 52—60.
8. Краткая химическая энциклопедия.—M.: Советская эн
циклопедия, 1961.—1262 с.
9. Говорун Д. М. Структурно-енергетичні особливості спон
танного дезамінування канонічних та модифікованих нук
леотидних основ / / Биополимеры и клетка.—1997.—13,
№ 1.—С. 36—38.
10. Бучаченко А. Л., Бердинский В. Л. Химически инду
цированное радиоизлучение и химическая радиофизика / /
Успехи химии.—1983.—52, № 1.—С. 3—19.
11. Боровов Г. И., Воронков Э. Н. Инфракрасное и ра
диочастотное излучение при структурных переходах / /
Письма в ЖТФ.—1980 —6, № 21.—С. 1293—1295.
12. Бальмаков M. Д. Структурная релаксация и радиоиз
лучение / / Физика и химия стекла.—1987.—13, № 5.—
С. 781—784.
Надійшла до редакції 15.01.97
444
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-155673 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7657 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:18:25Z |
| publishDate | 1997 |
| publisher | Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Говорун, Д.М. 2019-06-17T10:12:06Z 2019-06-17T10:12:06Z 1997 Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти / Д.М. Говорун // Биополимеры и клетка. — 1997. — Т. 13, № 6. — С. 442-444. — Бібліогр.: 12 назв. — укр. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.0004A4 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155673 Напівемпіричним квантовохімічним методом AMI вивчено енергетичний (ентальпію) та структурний (зміну стереохімічної нежорсткості та таутомерного стану) аспекти індукованої теплом реакції пошкодження кисневими радикалами азотистих основ пуринового ряду у вільному стані. Полуэмпирическим квантовохимическим методом AMI изучены энергетические (энтальпия) и структурные (изменение стереохимической нежесткости и таутомерного состояния) аспекты индуцированной теплом реакции повреждения кислородными радикалами азотистых оснований пуринового ряда в свободном состоянии. The energetical (enthalpy) and structural (variation in stereo-chemical nonrigidity and tautomeric state) aspects of the heat induced damage of purine bases by oxygen radicals have been studied by the semiempirical Quantum-chemical AMI method. Автор вдячний І.В. Кондратюку за допомого при проведенні розрахунків. uk Інститут молекулярної біології і генетики НАН України Биополимеры и клетка Структура и функции биополимеров Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти Повреждение пуриновых оснований кислородными радикалами: энергетический и структурный аспекты The damage of purine bases by oxygen radicals: energetic and structural aspects Article published earlier |
| spellingShingle | Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти Говорун, Д.М. Структура и функции биополимеров |
| title | Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти |
| title_alt | Повреждение пуриновых оснований кислородными радикалами: энергетический и структурный аспекты The damage of purine bases by oxygen radicals: energetic and structural aspects |
| title_full | Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти |
| title_fullStr | Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти |
| title_full_unstemmed | Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти |
| title_short | Пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти |
| title_sort | пошкодження пуринових основ кисневими радикалами: енергетичний та структурний аспекти |
| topic | Структура и функции биополимеров |
| topic_facet | Структура и функции биополимеров |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/155673 |
| work_keys_str_mv | AT govorundm poškodžennâpurinovihosnovkisnevimiradikalamienergetičniitastrukturniiaspekti AT govorundm povreždeniepurinovyhosnovaniikislorodnymiradikalamiénergetičeskiiistrukturnyiaspekty AT govorundm thedamageofpurinebasesbyoxygenradicalsenergeticandstructuralaspects |