Молекулярна структура та взаємодії у наночастинках компонентів нуклеїнових кислот: неемпіричні розрахунки
Self-associates of nucleic acid components (stacking trimers and tetramers of the base pairs of nucleic acids) and short fragments of nucleic acids are nanoparticles (linear sizes of these particles are more than 10 Å). Modern quantum-mechanical methods and softwares allow one to perform ab initio c...
Збережено в:
| Дата: | 2012 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2021227 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| id |
ujp2-article-2021227 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Ukrainian Journal of Physics |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
- - |
| spellingShingle |
- - Rubin, Yu.V. Belous, L.F. Молекулярна структура та взаємодії у наночастинках компонентів нуклеїнових кислот: неемпіричні розрахунки |
| topic_facet |
- - |
| format |
Article |
| author |
Rubin, Yu.V. Belous, L.F. |
| author_facet |
Rubin, Yu.V. Belous, L.F. |
| author_sort |
Rubin, Yu.V. |
| title |
Молекулярна структура та взаємодії у наночастинках компонентів нуклеїнових кислот: неемпіричні розрахунки |
| title_short |
Молекулярна структура та взаємодії у наночастинках компонентів нуклеїнових кислот: неемпіричні розрахунки |
| title_full |
Молекулярна структура та взаємодії у наночастинках компонентів нуклеїнових кислот: неемпіричні розрахунки |
| title_fullStr |
Молекулярна структура та взаємодії у наночастинках компонентів нуклеїнових кислот: неемпіричні розрахунки |
| title_full_unstemmed |
Молекулярна структура та взаємодії у наночастинках компонентів нуклеїнових кислот: неемпіричні розрахунки |
| title_sort |
молекулярна структура та взаємодії у наночастинках компонентів нуклеїнових кислот: неемпіричні розрахунки |
| title_alt |
Molecular Structure and Interactions of Nucleic Acid Components in Nanoparticles: Ab Initio Calculations |
| description |
Self-associates of nucleic acid components (stacking trimers and tetramers of the base pairs of nucleic acids) and short fragments of nucleic acids are nanoparticles (linear sizes of these particles are more than 10 Å). Modern quantum-mechanical methods and softwares allow one to perform ab initio calculations of the systems consisting of 150–200 atoms with enough large basis sets (for example, 6-31G*). The aim of this work is to reveal the peculiarities of molecular and electronic structures, as well as the energy features of nanoparticles of nucleic acid components.
We had carried out ab initio calculations of the molecular structure and interactions in the stacking dimer, trimer, and tetramer of nucleic base pairs and in the stacking (TpG)(ApC) dimer and (TpGpC) (ApCpG) trimer of nucleotides, which are small DNA fragments.
The performed calculations of molecular structures of dimers and trimers of nucleotide pairs showed that the interplanar distance in the structures studied is equal to 3.2 Å on average, and the helical angle in a trimer is approximately equal to 30º. The distance between phosphor atoms in neighboring chains is 13.1 Å. For dimers and trimers under study, we calculated the horizontal interaction energies.
The analysis of interplanar distances and angles between nucleic bases and their pairs in the calculated short oligomers of nucleic acid base pairs (stacking dimer, trimer, and tetramer) has been carried out. Studies of interactions in the calculated short oligomers showed a considerable role of the cross interaction in the stabilization of the structures. The contribution of cross interactions to the horizontal interactions grows with the length of an oligomer. Nanoparticle components get electric charges in nanoparticles. Longwave low-intensity bands can appear in the electron spectra of nanoparticles. |
| publisher |
Publishing house "Academperiodika" |
| publishDate |
2012 |
| url |
https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2021227 |
| work_keys_str_mv |
AT rubinyuv molecularstructureandinteractionsofnucleicacidcomponentsinnanoparticlesabinitiocalculations AT belouslf molecularstructureandinteractionsofnucleicacidcomponentsinnanoparticlesabinitiocalculations AT rubinyuv molekulârnastrukturatavzaêmodííunanočastinkahkomponentívnukleínovihkislotneempíričnírozrahunki AT belouslf molekulârnastrukturatavzaêmodííunanočastinkahkomponentívnukleínovihkislotneempíričnírozrahunki |
| first_indexed |
2023-03-24T08:59:33Z |
| last_indexed |
2023-03-24T08:59:33Z |
| _version_ |
1795757727846236160 |
| spelling |
ujp2-article-20212272022-01-17T12:52:23Z Molecular Structure and Interactions of Nucleic Acid Components in Nanoparticles: Ab Initio Calculations Молекулярна структура та взаємодії у наночастинках компонентів нуклеїнових кислот: неемпіричні розрахунки Rubin, Yu.V. Belous, L.F. - - Self-associates of nucleic acid components (stacking trimers and tetramers of the base pairs of nucleic acids) and short fragments of nucleic acids are nanoparticles (linear sizes of these particles are more than 10 Å). Modern quantum-mechanical methods and softwares allow one to perform ab initio calculations of the systems consisting of 150–200 atoms with enough large basis sets (for example, 6-31G*). The aim of this work is to reveal the peculiarities of molecular and electronic structures, as well as the energy features of nanoparticles of nucleic acid components. We had carried out ab initio calculations of the molecular structure and interactions in the stacking dimer, trimer, and tetramer of nucleic base pairs and in the stacking (TpG)(ApC) dimer and (TpGpC) (ApCpG) trimer of nucleotides, which are small DNA fragments. The performed calculations of molecular structures of dimers and trimers of nucleotide pairs showed that the interplanar distance in the structures studied is equal to 3.2 Å on average, and the helical angle in a trimer is approximately equal to 30º. The distance between phosphor atoms in neighboring chains is 13.1 Å. For dimers and trimers under study, we calculated the horizontal interaction energies. The analysis of interplanar distances and angles between nucleic bases and their pairs in the calculated short oligomers of nucleic acid base pairs (stacking dimer, trimer, and tetramer) has been carried out. Studies of interactions in the calculated short oligomers showed a considerable role of the cross interaction in the stabilization of the structures. The contribution of cross interactions to the horizontal interactions grows with the length of an oligomer. Nanoparticle components get electric charges in nanoparticles. Longwave low-intensity bands can appear in the electron spectra of nanoparticles. Самоасоціати компонентів нуклеїнових кислот (стекинг тримери та тетраметри основ нуклеїнових кислот) та короткі фрагменти нуклеїнових кислот є наночастинками (їхні лінійні розміри більше 10 Å). Сучасні квантово-механічні методи та програми дозволяють здійснювати розрахунки систем, що містять 150–200 атомів, із достатньо великим базисом (наприклад, 6-31G*). Метою роботи є виявлення особливостей молекулярної та електронної структур, енергетичних характеристик наночастинок компонентів нуклеїнових кислот. Нами виконано неемпіричні розрахунки молекулярної структури та взаємодій в стекинг димері та тримері пар нуклеотидів, а також в стекинг димері, тримері та тетраметрі пар основ нуклеїнових кислот. Проведені розрахунки молекулярної структури димеру та тримеру пар нуклеотидів показали, що міжплощинна відстань в структурах, що вивчалися, в середньому дорівнювала 3,2 Å, кут спіральності в тримері – 30º, відстань між атомами фосфору в сусідніх ланцюгах 13,1 Å. Також розраховані енергії горизонтальних взаємодій у цих димерах та тримерах. Ми зробили детальний аналіз міжплощинних відстаней і кутів між основами та їх парами у стекинг димері, тримері та тетраметрі пар основ нуклеїнових кислот. Аналіз горизонтальних і вертикальних взаємодій в розрахованих коротких олігомерах пар основ нуклеїнових кислот показав значну роль перехресних взаємодій у стабілізації вивчених структур. Внесок перехресних взаємодій в горизонтальні взаємодії збільшується з подовженням олігомеру. Показано, що у складі наночастинок їхні компоненти отримують електричний заряд. В електронних спектрах наночастинок можуть з'явитись довгохвильові малоінтенсивні смуги. Publishing house "Academperiodika" 2012-07-16 Article Article Peer-reviewed Рецензована стаття application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2021227 10.15407/ujpe57.7.723 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 57 No. 7 (2012); 723 Український фізичний журнал; Том 57 № 7 (2012); 723 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe57.7 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2021227/1933 Copyright (c) 2021 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |