Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів
Квантово-механiчним методом функцiонала густини на рiвнi теорiї DFT B3LYP/aug-cc-pvqz//DFT B3LYP/6–31G(d,p) дослiджено структурно-динамiчнi особливостi модельної структурної ланки ДНК — цукрово-фосфатного залишку 3′-дезоксирибонуклеотидiв, її конформацiйне рiзноманiття, спричинене фосфатною групою,...
Збережено в:
| Дата: | 2009 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19143 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів / Т.Ю. Нiколаєнко, Л.А. Булавiн, Д.М. Говорун // Доп. НАН України. — 2009. — № 12. — С. 75-82. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859799441986289664 |
|---|---|
| author | Ніколаєнко, Т.Ю. Булавін, Л.А. Говорун, Д.М. |
| author_facet | Ніколаєнко, Т.Ю. Булавін, Л.А. Говорун, Д.М. |
| citation_txt | Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів / Т.Ю. Нiколаєнко, Л.А. Булавiн, Д.М. Говорун // Доп. НАН України. — 2009. — № 12. — С. 75-82. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | Квантово-механiчним методом функцiонала густини на рiвнi теорiї DFT B3LYP/aug-cc-pvqz//DFT B3LYP/6–31G(d,p) дослiджено структурно-динамiчнi особливостi модельної структурної ланки ДНК — цукрово-фосфатного залишку 3′-дезоксирибонуклеотидiв, її конформацiйне рiзноманiття, спричинене фосфатною групою, природу конформацiйних S/N-переходiв, наявнiсть внутрiшньомолекулярних водневих зв’язкiв та мобiльнiсть цукрового залишку i фосфатної групи навколо деяких одинарних хiмiчних зв’язкiв.
The structural and functional features of a model DNA recurring unit, the 3′-deoxyribonucleotide sugar-phosphate residue, are studied by means of the quantum density functional method (DFT B3LYP/aug-cc-pvqz // DFT B3LYP/6–31G(d,p) theory level). Namely, its conformational variety caused by the presence of a phosphate group, the nature of South/North sugar transitions, the presence of intramolecular hydrogen bonds, and the mobility of a sugar residue and a phosphate group relatively to certain single chemical bonds are investigated.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:12:01Z |
| format | Article |
| fulltext |
оповiдi
НАЦIОНАЛЬНОЇ
АКАДЕМIЇ НАУК
УКРАЇНИ
12 • 2009
ФIЗИКА
УДК 539.194
© 2009
Т.Ю. Нiколаєнко, академiк НАН України Л.А. Булавiн,
член-кореспондент НАН України Д. М. Говорун
Структурно-динамiчнi особливостi модельних
цукрово-фосфатних залишкiв
3′-дезоксирибонуклеотидiв
Квантово-механiчним методом функцiонала густини на рiвнi теорiї DFT B3LYP/aug-
cc-pvqz//DFT B3LYP/6–31G(d,p) дослiджено структурно-динамiчнi особливостi модель-
ної структурної ланки ДНК — цукрово-фосфатного залишку 3′-дезоксирибонуклеотидiв,
її конформацiйне рiзноманiття, спричинене фосфатною групою, природу конформацiй-
них S/N -переходiв, наявнiсть внутрiшньомолекулярних водневих зв’язкiв та мобiль-
нiсть цукрового залишку i фосфатної групи навколо деяких одинарних хiмiчних зв’язкiв.
Дана робота, як i попередня [1], присвячена вивченню сучасними неемпiричними кванто-
во-механiчними методами бiофiзично важливих структурно-динамiчних властивостей мо-
дельного цукрово-фосфатного залишку 3′-дезоксирибонуклеотидiв — структурних ланок
ДНК, а саме: конформацiйного рiзноманiття, спричиненого наявнiстю фосфатної групи,
фiзичної природи конформацiйних S/N -переходiв, наявностi можливих внутрiшньомоле-
кулярних водневих (H) зв’язкiв та торсiйної мобiльностi цукрового залишку i фосфатної
групи навколо деяких одинарних хiмiчних зв’язкiв.
Об’єкти i методи дослiдження. У контекстi дослiдження нами було сконструйовано
двi групи модельних цукрово-фосфатних залишкiв 3′-дезоксирибонуклеотидiв (рис. 1): зi
значеннями номенклатурних кутiв [2] ε ∈ trans, ζ ∈ g− (моделюють BI конформацiю ДНК)
i ε ∈ g−, ζ ∈ trans (моделюють BII конформацiю ДНК) та спiльними для обох груп значен-
нями конформацiйних змiнних β ∈ trans, γ ∈ g+, δ = 141◦; конформацiя цукру — C′
2endo.
У роботi використано загальновживанi позначення номенклатурних кутiв та атомiв
(див. рис. 1) [2].
Конформацiю електронейтральної фосфатної групи дослiджуваних сполук описували
трьома параметрами: номером атома кисню (n = 1: O1P або n = 2: O2P; рис. 1), з яким
хiмiчно зв’язаний атом водню (його наявнiсть саме i забезпечувала електронейтральнiсть
сполуки), та двома торсiйними кутами: τ = HOnP − OnP − P − O3′ (де n = 1 або 2) та
αnext = H5′next − O5′next − P − O3′ , αnext ∈ g−. Як у BI-, так i в BII-сiмействах модельних
сполук, для кожного n (1 або 2) кут τ набував трьох рiзних значень (g+, g−, trans).
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №12 75
Рис. 1. Модельнi цукрово-фосфатнi залишки 3′-дезоксирибонуклеотидiв: а — BI сiмейство, б — BII сiмейство
Для BI- i BII-сiмейств стартових конформацiй дослiджуваних сполук використано по-
значення, вiдповiдно, B1/nt i B2/nt, де n = 1 або 2 — локалiзацiя атома водню, t = 1, 2, 3 —
його орiєнтацiя (кут τ дорiвнює g+, g− або trans, вiдповiдно).
Загальна кiлькiсть сконструйованих таким чином модельних цукрово-фосфатних зали-
шкiв 3′-дезоксирибонуклеотидiв становила 12.
Оптимiзацiю геометрiї конформерiв проводили без будь-яких структурних обмежень
з використанням програмного пакету “Gaussian 03” для платформи Win32 [3] на рiвнi тео-
рiї DFT B3LYP/aug-cc-pvqz//DFT B3LYP/6–31G(d,p). Коливальнi спектри розраховували
у гармонiйному наближеннi: цi данi використовували, по-перше, для того, аби перекона-
тися, що зоптимiзованi конформери вiдповiдають мiнiмумам на гiперповерхнi потенцiйної
енергiї (лише у цьому випадку в спектрi вiдсутнi так званi уявнi частоти) i, по-друге, —
для знаходження коливальної поправки до енергiї Гiббса (при тиску 1,0 атм i температурi
298,15 К) кожного конформера.
Пошук перехiдних станiв, що вiдповiдають конформацiйним переходам S ↔ N та BI ↔
↔ BII, проводили за методом QST2.
Для виявлення внутрiшньомолекулярних H-зв’язкiв було використано метод аналiзу
топологiї електронної густини за Бейдером [4], iмплементований в програмному пакетi
AIM2000, при цьому їхню енергiю розраховували за формулою Еспiнози [5]. Розподiл еле-
ктронної густини отримано на рiвнi теорiї DFT B3LYP/6–31G(d,p).
Параметри, що описують динамiчну поведiнку конформерiв щодо поворотiв навколо
одинарних хiмiчних зв’язкiв, а саме — торсiйнi силовi сталi K та амплiтуди теплових коли-
вань Φ, розраховували у наближеннi гармонiйного торсiйного осцилятора за формулами [6,
с. 64]:
K = ω2Ir, (1)
Φ =
√
~
2Irω
cth
(
~ω
2kT
)
, (2)
де Ir — зведений момент iнерцiї; ω = 2πν — кругова частота; ~ — стала Планка; k — ста-
ла Больцмана; T — абсолютна температура. Моменти iнерцiї Ir оптимiзованих конформе-
76 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №12
рiв вiдносно вибраних одинарних хiмiчних зв’язкiв обчислювали за допомогою спецiально
створеної авторами програми.
Результати та їх обговорення. В табл. 1 наведено структурнi характеристики (див.
також рис. 2) i вiдноснi енергiї оптимiзованих конформерiв Bx/nt. На рис. 2 зображено
внутрiшньомолекулярнi H-зв’язки, виявленi шляхом аналiзу топологiї електронної густини.
Наведенi данi дозволяють зробити висновок, що локалiзацiя атома водню в фосфа-
тнiй групi майже не впливає на кути β, γ i δ (розкид їхнiх значень не перевищує ±8◦
для усiх Bx/nt); вiдмiнностi у кутах ε i ζ бiльш значнi (±35◦, ±65◦).
Так, конформери сiмейства BI пiсля оптимiзацiї звелися лише до трьох рiзних варiантiв:
B1/11, B1/12 (збiгається з B1/13) та B1/21 (збiгається з B1/22, B1/23), перший з яких є енер-
гетично найвигiднiшим: ∆G = 0,3 ккал/моль порiвняно з B1/12. При цьому вiдмiнностi
конформерiв B1/11 i B1/12 зумовленi лише орiєнтацiєю атомiв водню фосфатної групи (ку-
тами αnext i τ), а рiзниця їх енергiї збiгається з рiзницями енергiй H-зв’язку C2′H1 . . .O5′next
у них (табл. 2).
Конформер B1/21 з локалiзацiєю атома водню на киснi O2P не є енергетично найви-
гiднiшим, однак значення кута ζ у ньому є близькими до типового для ДНК (−100◦ [7]).
Кути ε i αnext в цьому випадку також ближчi до їх експериментальних значень (−179◦ i −62◦
вiдповiдно), а орiєнтацiя атома водню (кут τ) пiсля оптимiзацiї не залежить вiд початко-
вої. У випадку локалiзацiї атома водню на киснi O2P виникає також додатковий водневий
зв’язок C2′H2 . . .O5′ (з енергiєю 1,7 ккал/моль), характерний для нуклеотидiв.
Виходячи з цього, можна висловити припущення, що у електронейтральних нуклеотидах
у BI-конформацiї ДНК атом водню в фосфатнiй групi локалiзований на атомi O2P, попри
те, що це не є енергетично найвигiднiшим випадком.
Таблиця 1. Геометричнi параметри та вiдноснi енергiї оптимiзованих конформерiв модельних цукрово-фо-
сфатних залишкiв 3′-дезоксирибонуклеотидiв
Конформер β, ◦
γ, ◦
δ, ◦
ε, ◦
ζ, ◦
αnext,
◦
τ , ◦
P , ◦
νmax,
◦
∆G
1, ккал/моль
B1/11 170,6 45,5 137,2 −150,5 −57,2 −173,8 103,6 146,2 37,4 0,89
B1/12 172,7 45,9 137,3 −151,4 −54,5 −106,7 −177,7 146,2 37,5 1,22
B1/13 172,7 45,9 137,3 −151,4 −54,4 −106,7 −177,7 146,2 37,5 1,23
B1/21 176,2 47,0 139,6 −160,8 −92,2 −59,0 −73,7 151,9 36,5 1,65
B1/22 176,4 47,0 139,6 −160,8 −92,3 −59,1 −73,6 151,9 36,5 1,65
B1/23 176,2 47,0 139,6 −160,8 −92,3 −59,1 −73,7 151,9 36,5 1,65
B2/11 175,8 46,2 136,3 −83,2 179,9 −103,9 153,0 142,4 37,6 0,00
B2/12 175,9 46,2 136,4 −83,2 179,9 −103,8 158,0 142,5 37,6 0,00
B2/13 −179,1 46,8 133,5 −82,0 179,3 −133,0 −53,7 138,1 38,3 1,28
B2/21 176,0 46,4 140,5 −99,3 −173,9 −39,8 −156,0 149,7 36,7 0,94
B2/22 −178,4 47,9 141,4 −80,7 −156,8 70,1 54,7 151,6 36,5 1,42
B2/23 176,1 46,4 140,5 −99,3 −173,9 −40,3 −156,0 149,6 36,7 0,95
B1/21 → B2/11 176,1 46,9 138,7 −159,4 −92,0 −104,2 −100,0 150,0 36,8 1,80
A1/11 171,0 52,0 107,0 −155,4 −59,4 −169,9 102,9 319,1 37,8 1,62
A1/11 → B1/11 173,5 47,0 141,3 −151,6 −57,7 −172,5 104,0 260,4 32,3 3,72
Сполуки без фосфатної групи
A1/00 170,1 53,3 101,6 −170,7 — — — 324,2 37,6 0,33
A1/00 → B1/00 172,3 48,3 139,7 177,5 — — — 259,7 32,6 2,28
B1/00 169,9 46,7 138,2 176,9 — — — 150,5 38,4 0,00
1
∆G = G − Gmin. Для сполук A1/00, A1/00 > B1/00 та B1/00 енергiя Гiббса G вiдраховуються вiд значення
для сполуки B1/00, а для решти — вiд B2/11.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №12 77
Рис. 2. Геометрична структура конформерiв BI- та BII-сiмейств модельних цукрово-фосфатних зали-
шкiв 3′-дезоксирибонуклеотидiв (розрахунок на рiвнi теорiї DFT B3LYP/6–31G(d,p)) та внутрiшньомоле-
кулярнi водневi зв’язки у них (штриховi позначення)
У випадку сiмейства BII енергетично найвигiднiшою є локалiзацiя атома водню на атомi
O1P (див. B2/11 i B2/12 в табл. 1, ∆G = 0,9 ккал/моль). Водночас, кути ε i особливо αnext
є ближчими до експериментальних (−114◦ i −62◦ вiдповiдно [7]) у випадках локалiзацiї
атома водню на атомi O2P. В останньому випадку (див. B2/21 i B2/23 в табл. 1) чiткiше
виражена i C2′endo конформацiя цукру (див. вiдповiднi значення кута псевдообертання P ).
Як i у випадку BI-сiмейства, H-зв’язок C2′H2 . . .O5′ знову має мiсце лише у випадку
локалiзацiї атома водню на атомi O2P.
В цiлому, можна зробити висновок, що для обох сiмейств (BI i BII) енергетично най-
вигiднiшою є локалiзацiя атома водню на киснi O1P фосфатної групи, в той час як його
локалiзацiя на атомi O2P призводить до значень номенклатурних кутiв, ближчих до екс-
периментальних [7].
78 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №12
Незалежно вiд локалiзацiї атома водню, у дослiджуваних сполуках мають мiсце H-зв’яз-
ки C2′H1 . . .O5′next (BI-конформери) i C4′H1 . . .O2P (BII-конформери). Їхнi енергiї складають
близько 1,5 ккал/моль (табл. 2).
Конформацiйнi переходи. Було локалiзовано перехiдний стан B1/21 → B2/11 мiж ви-
браними представниками BI- i BII-сiмейства (B1/21 → B2/11; B2/11 було обрано як енерге-
тично найвигiднiший); його геометричнi параметри наведено в табл. 1 (див. рядок “B1/21 →
→ B2/11”). Висота вiдповiдного енергетичного бар’єра переходу становить ∆∆G1/21→2/11 =
= 1,8 ккал/моль. Геометрiї початкового, кiнцевого i перехiдного станiв зображено на
рис. 3, а.
Виявлено, що в процесi BI → BII переходу в дослiджених сполуках зникають водневi
зв’язки C2′H2 . . .O5′ та C2′H1 . . .O5′next, але натомiсть виникає зв’язок C4′H1 . . .O2P (в пере-
хiдному станi вiн ще вiдсутнiй).
Окремо було проаналiзовано вплив наявностi фосфатної групи в 3′-положеннi на кон-
формацiйний N → S перехiд фуранозного кiльця i структуру вiдповiдного перехiдного ста-
ну. Для цього порiвнювали перехiднi стани N → S переходiв, одержанi у сполуках з наявною
та вiдсутньою фосфатною групою (рис. 3, б ). Цими перехiдними станами є A1/11 → B1/11
(мiж конформером B1/11 та аналогiчним A1/11 iз цукром в N -конформацiї) та A1/00 → B1/00
(мiж сполуками, аналогiчними попереднiм, але у яких фосфатна група замiнена на атом
водню, рис. 3, б ).
З даних табл. 1 випливає, що висота бар’єра переходу за вiдсутностi фосфатної групи
(перехiд A1/00 → B1/00) становить ∆∆G = 2,3 ккал/моль, а за її наявностi (перехiд A1/11 →
→ B1/11) — ∆∆G = 2,1 ккал/моль, тобто вони практично однаковi. Енергiї водневого зв’яз-
ку C2′H2 . . .O5′ в перехiдних станах A1/00 → B1/00 та A1/11 → B1/11 також рiвнi мiж собою
(1,9 ккал/моль).
За наявностi фосфатної групи водневий зв’язок C2′H1 . . .O5′next (енергiя 1,5 ккал/моль)
вiдсутнiй у випадку N -конформацiї цукру (A1/11), але виникає в перехiдному станi A1/11 →
→ B1/11 i залишається в конформерi B1/11 (S-конформацiя цукру).
Водневий зв’язок C2′H2 . . .O5′ за S-конформацiї цукру має мiсце лише за умови вiдсу-
тностi фосфатної групи (рис. 3, б ).
Таблиця 2. Енергiї внутрiшньомолекулярних водневих зв’язкiв, ккал/моль
Конформер C2′H2 . . .O5′ C2′H1 . . .O5′next C4′H1 . . .O2P
B1/11 — 1,7 —
B1/12 — 1,4 —
B1/13 — 1,4 —
B1/21 1,7 1,2 —
B1/22 1,7 1,2 —
B1/23 1,7 1,2 —
B2/11 — — 1,6
B2/12 — — 1,6
B2/13 — — 1,6
B2/21 1,6 — 1,5
B2/22 1,7 — 1,4
B2/23 1,6 — 1,5
B1/00 1,6 — —
B1/21 → B2/11 1,6 1,1 —
A1/00 → B1/00 1,9 — —
A1/11 → B1/11 1,9 1,5 —
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №12 79
Рис. 3. Геометрична структура перехiдних станiв: а — BI → BII переходiв, б — N → S переходiв (внут-
рiшньомолекулярнi H-зв’язки — штриховi позначення)
Отже, фосфатна група в 3′-положеннi практично не впливає на енергетику конформа-
цiйного N → S переходу фуранозного кiльця, але має вплив на конфiгурацiю водневих
зв’язкiв.
Динамiчнi властивостi. У коливальних спектрах дослiджуваних сполук серед низько-
частотних нормальних коливань виявлено коливання, при яких iстотної змiни зазнає лише
один з торсiйних кутiв (γ, ε, ζ). Це дозволило нам розрахувати за формулами (1), (2) сило-
вi сталi i амплiтуди для термодинамiчно рiвноважних коливань навколо деяких одинарних
хiмiчних зв’язкiв (пiд амплiтудою розумiємо величину Φ =
√
〈ϕ2〉, квадрат якої дорiвнює
середньоквадратичному вiдхиленню 〈ϕ2〉 вiдповiдного торсiйного кута).
Одержанi значення наведено в табл. 3.
Найбiльшою (∼ 40 ккал/(моль · рад2)) є крутильна жорсткiсть Kγ для коливань, що
вiдповiдають змiнi кута γ. Виявлено спiввiдношення Kζ < Kε, причому Kε/Kζ ∼ 3 —
в усiх конформерах, крiм B2/11, B2/12, B2/13 (де вiдмiннiсть Kε i Kζ становить лише 30%).
Можливою причиною iстотного збiльшення Kζ в цих конформерах є наявнiсть H-зв’язку
C4′H1 . . .O2P, в якому бере участь негiдратований атом кисеню O2P фосфатної групи.
80 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №12
Таблиця 3. Динамiчнi характеристики нормальних коливань, при яких iстотної змiни зазнає лише один
з торсiйних кутiв
Конформер
Вiсь
обертання,
торсiйний кут
Частота
коливання,
см−1
Зведений
момент iнерцiї,
а. о. м · Å2
Крутильна
жорсткiсть,
ккал/(моль · рад2)
Амплiтуда, град,
при температурi
298,15 К 0 К
B1/11 O3′−P, ζ 18,7 92,39 2,74 26,6 5,7
B1/12 O3′−P, ζ 20,6 92,13 3,31 24,2 5,4
B1/13 O3′−P, ζ 20,8 92,13 3,38 24,0 5,4
B1/21 C3′−O3′ , ε 33,0 147,15 13,58 12,0 3,4
B1/22 C3′−O3′ , ε 33,0 147,15 13,58 12,0 3,4
B1/23 C3′−O3′ , ε 33,0 147,15 13,58 12,0 3,4
B2/11 O3′−P, ζ 35,1 98,81 10,32 13,7 4,0
B2/12 O3′−P, ζ 35,2 98,81 10,38 13,7 4,0
B2/13 O3′−P, ζ 37,0 99,62 11,56 13,0 3,9
B2/21 O3′−P, ζ 21,9 97,41 3,96 22,2 5,1
B2/22 O3′−P, ζ 24,7 99,97 5,17 19,4 4,7
B2/23 O3′−P, ζ 21,9 97,42 3,96 22,2 5,1
A1/11 O3′−P, ζ 16,1 95,04 2,09 30,6 6,0
A1/00 C4′−C5′ , γ 130,2 29,18 41,93 6,9 3,8
B1/00 C4′−C5′ , γ 125,2 28,76 38,22 7,2 3,9
Ще однiєю характерною рисою дослiджених коливань є їх значна амплiтуда: за кiм-
натної температури Φ ∼ 15◦; навiть при 0 К маємо Φ ∼ 4◦ (так званi квантовi нульовi
коливання). Цi данi дозволяють зробити висновок, що значення торсiйних кутiв ε (та ζ)
в нуклеотидах, якi вiдрiзняються менше, нiж на 15◦, є фактично однаковими.
Таким чином, в результатi проведеного аналiзу BI- i BII-сiмейств модельних цукро-
во-фосфатних залишкiв 3′-дезоксирибонуклеотидiв встановлено, що енергетично найвигi-
днiшою для обох сiмейств є локалiзацiя атома водню на атомi кисню O1P фосфатної групи,
тодi як його локалiзацiя на атомi O2P призводить до значень номенклатурних кутiв, ближ-
чих до експериментальних.
Незалежно вiд локалiзацiї атома водню, в дослiджуваних сполуках виявлено внутрi-
шньомолекулярнi водневi зв’язки C2′H1 . . .O5′next (у випадку BI-конформацiй) i C4′H1 . . .O2P
(у випадку B-II-конформацiй). Їхнi енергiї становлять близько 1,5 ккал/моль. Внутрiшньо-
молекулярний водневий зв’язок C2′H2 . . .O5′ для обох сiмейств має мiсце лише у випадку
локалiзацiї атома водню на атомi O2P.
Дослiджено конформацiйнi переходи: BI → BII (висота енергетичного бар’єра ∆∆G =
= 1,8 ккал/моль) i N → S (∆∆G = 2,3 ккал/моль). В останньому випадку вплив фосфатної
групи в 3′-положеннi проявляється у конфiгурацiї водневих зв’язкiв, але не в енергетицi
переходу.
Дослiдженi сполуки характеризуються значними амплiтудами теплових коливань тор-
сiйних кутiв ε i ζ: за нормальних умов Φε ∼ 12◦, Φζ ∼ 20◦. Цi величини встановлюють
природний масштаб, меншi вiд якого змiни торсiйних кутiв ε (та ζ) в нуклеотидах не є бiо-
фiзично значущими.
1. Журакiвський Р.О., Юренко Є.П., Говорун Д.М. Конформацiйнi властивостi 1′-, 2′-дезоксирибози –
модельного цукрового залишку 2′-дезоксирибонуклеотидiв: результати неемпiричного квантово-ме-
ханiчного дослiдження // Доп. НАН України. – 2006. – № 8. – С. 207–213.
2. Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислот. – Москва: Мир, 1966. – 668 с.
3. Frisch M. J., Trucks G.W., Schlegel H. B. et al. Gaussian 03, Revision С. 02. – Wallingford, CT: Gaussian,
2004.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2009, №12 81
4. Бэйдер Р. Атомы в молекулах. Квантовая теория. – Москва: Мир, 2001. – 532 с.
5. Espinosa E., Molins E., Lecomte C. Hydrogen bond strengths revealed by topological analyses of experi-
mentally observed electron densities // Chemical Physics Letters. – 1998. – 285. – P. 170–173.
6. Фейнман Р. Статистическая механика. Курс лекций. – Москва: Мир, 1975. – 407 с.
7. Berman H.M. Crystal studies of B-DNA: The answers and the questions // Biopolymers. – 1997. – 44,
Iss. 1. – P. 23–44.
Надiйшло до редакцiї 22.04.2009Iнститут молекулярної бiологiї
i генетики НАН України, Київ
Київський нацiональний унiверситет
iм. Тараса Шевченка
T.Yu. Nikolaienko, Academician of the NAS of Ukraine L. A. Bulavin,
Corresponding Member of the NAS of Ukraine D.M. Hovorun
The structural and functional features of 3 ′-deoxyribonucleotides model
sugar-phosphate residues
The structural and functional features of a model DNA recurring unit, the 3′-deoxyribonucleotide
sugar-phosphate residue, are studied by means of the quantum density functional method (DFT
B3LYP/aug-cc-pvqz // DFT B3LYP/6–31G(d,p) theory level). Namely, its conformational variety
caused by the presence of a phosphate group, the nature of South/North sugar transitions, the
presence of intramolecular hydrogen bonds, and the mobility of a sugar residue and a phosphate
group relatively to certain single chemical bonds are investigated.
82 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2009, №12
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19143 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:12:01Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Ніколаєнко, Т.Ю. Булавін, Л.А. Говорун, Д.М. 2011-04-20T17:36:05Z 2011-04-20T17:36:05Z 2009 Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів / Т.Ю. Нiколаєнко, Л.А. Булавiн, Д.М. Говорун // Доп. НАН України. — 2009. — № 12. — С. 75-82. — Бібліогр.: 7 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19143 539.194 Квантово-механiчним методом функцiонала густини на рiвнi теорiї DFT B3LYP/aug-cc-pvqz//DFT B3LYP/6–31G(d,p) дослiджено структурно-динамiчнi особливостi модельної структурної ланки ДНК — цукрово-фосфатного залишку 3′-дезоксирибонуклеотидiв, її конформацiйне рiзноманiття, спричинене фосфатною групою, природу конформацiйних S/N-переходiв, наявнiсть внутрiшньомолекулярних водневих зв’язкiв та мобiльнiсть цукрового залишку i фосфатної групи навколо деяких одинарних хiмiчних зв’язкiв. The structural and functional features of a model DNA recurring unit, the 3′-deoxyribonucleotide sugar-phosphate residue, are studied by means of the quantum density functional method (DFT B3LYP/aug-cc-pvqz // DFT B3LYP/6–31G(d,p) theory level). Namely, its conformational variety caused by the presence of a phosphate group, the nature of South/North sugar transitions, the presence of intramolecular hydrogen bonds, and the mobility of a sugar residue and a phosphate group relatively to certain single chemical bonds are investigated. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Фізика Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів The structural and functional features of 3 ′-deoxyribonucleotides model sugar-phosphate residues Article published earlier |
| spellingShingle | Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів Ніколаєнко, Т.Ю. Булавін, Л.А. Говорун, Д.М. Фізика |
| title | Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів |
| title_alt | The structural and functional features of 3 ′-deoxyribonucleotides model sugar-phosphate residues |
| title_full | Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів |
| title_fullStr | Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів |
| title_full_unstemmed | Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів |
| title_short | Структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів |
| title_sort | структурно-динамічні особливості модельних цукрово-фосфатних залишків 3'-дезоксирибонуклеотидів |
| topic | Фізика |
| topic_facet | Фізика |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19143 |
| work_keys_str_mv | AT níkolaênkotû strukturnodinamíčníosoblivostímodelʹnihcukrovofosfatnihzališkív3dezoksiribonukleotidív AT bulavínla strukturnodinamíčníosoblivostímodelʹnihcukrovofosfatnihzališkív3dezoksiribonukleotidív AT govorundm strukturnodinamíčníosoblivostímodelʹnihcukrovofosfatnihzališkív3dezoksiribonukleotidív AT níkolaênkotû thestructuralandfunctionalfeaturesof3deoxyribonucleotidesmodelsugarphosphateresidues AT bulavínla thestructuralandfunctionalfeaturesof3deoxyribonucleotidesmodelsugarphosphateresidues AT govorundm thestructuralandfunctionalfeaturesof3deoxyribonucleotidesmodelsugarphosphateresidues |