Строение нуклеиновых кислот – ns-3-1 icon

Строение нуклеиновых кислот – ns-3-1


Смотрите также:
«Нуклеиновые кислоты»...
Курсы повышения квалификации по теме...
1. Биология как наука, ее достижения, связи с другими науками. Методы изучения живых объектов...
Тема урока : Нуклеиновые кислоты...
Вирусные и невирусные методы введения в организм рекомбинантных нуклеиновых кислот 03. 01...
Темы вашего учебного проекта...
План: Введение (рассказ о биоорганической химии). Открытие нуклеиновых кислот...
Элективный курс «Нанотехнологии» Содержание 1 Пояснительная записка 2 Цели и задачи изучения...
Лекция Нуклеиновые кислоты. Атф...
№ Действия учителя и вопросы, подлежащие рассмотрению...
«Значение жирных кислот в развитии возрастзависимых патологий»...
Производные карбоновых кислот – соединения, в которых группа он замещена нуклеофильной частицей...



Загрузка...
скачать

Строение нуклеиновых кислот – NS-3-1


Лекция 12


Пространственная структура одноцепочечных тРНК. Вторичная структура. Третичная структура. Пространственное строение.

Принципы пространственного строения одноцепочечных РНК, основные энергетические детерминанты структуры.

Условия существования третичной структуры.


Взаимодействие нуклеиновых кислот с водой и противоионами. Гидрофильные группы ДНК. Особенности гидратации разных форм ДНК. Дегидрационная природа перехода А – В и разрушения регулярной структуры ДНК.

Распределение электростатического потенциала вокруг ДНК.


http://honiglab.cpmc.columbia.edu/

http://www.rtc.riken.go.jp/jouhou/image/gallery.html

http://gibk26.bse.kyutech.ac.jp/jouhou/jouhoubank.html

^ Пространственная структура одноцепочечных тРНК


[A.Jack, J.E.Lander, A.Klug J.Mol.Biol. 1976, v.108, 619-649]


РНК – длинные одноцепочечные полирибонуклеотида


тРНК – молекулы из ~ 100 рибонуклеотидов – участвует в биосинтезе белка


^ 3Д структура тРНК фен определена методом рентгеноструктурного анализа монокристаллов [A.Rich, M.Sundaralingam, A.Klug 1974-75]


Вторичная структура – распределение структур рибозофосфатного скелета вдоль цепи.


^ Третичная структура – 3Д структура


ТРНК – фен - вторичная структура - клеверный лист




Акцепторный стебель


Д-стебель

Д-петля


Стебель антикодона

Петля антикодона


Вариабельная петля


Т-петля

Т-стебель



Рис. 12-1.


т-РНК-фен – нуклеотиды сближенные в пространстве




Рис. 12-2.


3Д – структура - L - образная форма


два двух-цепочечных домена под углом 90 °




^

Вторичная и третичная структуры тРНК кодированы одним цветом



Рис.12-3.






Инвариантные основания ( по серии тРНК) – выделены


Взаимодействие оснований петель обеспечивает стабилизацию третичной структуры


  • неканонические копланарные взаимодействия пар оснований и

  • триплетов оснований


Рис. 12-4.

Принципы пространственного строения одноцепочечных РНК, основные энергетические детерминанты структуры


копланарные взаимодействия пар оснований

  • канонические У-Криковские в двухспиральных стедлях

  • образование триплетов оснований Х с Уотсон-Криковсой парой

X··W=C :

A9··A23-U12 , G46·· G22-C13

в переходной области между Д-стеблем и акцепторным стеблем


  • неканонические, Хугстиновские пары в области петель

  • сильная развитость неканонических копланарных взаимодействий для оснований в петлевых областях:

- 4 основания из 5 в вариабельной петле,

- 4 основания Д-петли,

  • 4 основания Т-петли,

вовлечены в копланарные взаимодействия с 2-мя Н-связями





Рис. 12-5.


стопочное взаимодействие оснований

  • развитая система стопочных взаимодействий оснований, часто более

эффективные стопочные взаимодействия чем в двойной спирали

  • практически все основания вдоль цепи находятся в стопочном

взаимодейсвии с соседними по цепи основаниями

  • интеркаляция основания удаленного по цепи в пространство между

соседними основаниями для оптимизации стопочных взаимодействий


Основание G18 интеркалирует между G57 и A58. Основание G57

интеркалирует между G18 и G19 Д-петли. Получаются хорошие

стопочные взаимодействия в системе G19 G57 G18 A58





Рис. 12-6.


В пространственной структуре тРНК находят подтверждение

основные принципы строения 3Д структуры нуклеиновых кислот –


  • локальные конформации нуклеотидов близки к оптимальной канонической для 85% нуклеотидов, остальные 15% находятся в одной из более напряженной канонической конформации –

согласованность локальных и дальних по цепи взаимодействий


  • насыщенность копланарными взаимодействиями оснований

  • максимальное развитие стопочных взаимодействий, формирование локальных структур коротких одноцепочечных участков, которые способны взаимодействовать между собой путем

взаимной интеркаляции,


Структура длинных РНК - подтверждает принципы строения НК




Рис.12-7.




Рис.12-8.




^

G4-quartet – принципы строения НК










Рис.12-8.

Строение нуклеиновых кислот – NS-3-2


Взаимодействие нуклеиновых кислот с водой и противоионами. Гидрофильные группы ДНК. Особенности гидратации разных форм ДНК.

Распределение электростатического потенциала вокруг ДНК.


Кристаллическая вода и ионы Mg+2 связанные с тРНК-фен





Рис. 12-9.
^







Октаэдрический комплекс гидратированного иона в воде






дистанция Fe – O ~ 2.3 A характерна для ионов Mg+2, Mn+2, Na+

~ 2.2 – 2.4 A


^

Взаимодействие гидратированного иона с РНК, ДНК





  • комплекс внешней сферы

ион не теряет своей гидратной оболочки воды ,

взаимодействие с гирофильными атомами ДНК осуществляется через

воду гидратной оболочки иона

- слабая связь – иона с НК


  • комплекс внутренней сферы,

атомы О, N из химических групп НК или аминокислот белка, замещает

одну ( или несколько) молекул воды из гидратной оболочки иона

- сильная связь – иона с НК


Закономерности гидратации РНК



  • основания расположены во внутренней части молекулы, заряженный сахарофосфатный остов формирует гидрофильную поверхность молекулы

  • Большая концентрация зарядов фосфатных групп в нерегулярной структуре тРНК нейтрализуется противоионами и двухвалентными ионами Mg+2




  • ионы Mg+2 связаны в центральной части молекулы и координируют фосфорильные кислороды соседних фосфатных групп




  • одновалентные ионы мобильны при Т=300К, т.е. комнатной температере



Уменьшение концентрации соли ниже 0.1 М приводит к разрушению нативной структуры тРНК


^ Гидратация ДНК


B- форма наиболее устойчива в водном растворе

При дегидратации RH < 92 % или объемной концентрации спирта в воде выше 70-75% , В-форма переходит в А-форму.

При дегидратации ниже RH = 75 % , начинается разрушение регулярной структуры А-ДНК, полностью разупорядочивается при RH = 55 % , отсутствует дифракционная картина.


  • Экспериментальными методами показано, что фосфорильные кислороды – это наиболее гиратированные места ДНК. В среднем на фосфатную группу приходится 2 молекулы воды.

  • Далее по способности гдратации идут:

Атомы кислорода (фосфодиэфирные) Р-О-С и рибозы С-О-С

  • атомы N,O оснований выходящие в малую и большую бороздки


Хорошо организованная структура ДНК при RH > 75 % имеет 4, 5 молекул воды гидратирующих каждую пару оснований. Вода заполняет монослоем малую и большую бороздки ДНК при RH ~ 75 % ,

образуя структурированную сетку Н-связей

Далее накапливается в бороздках как менее структурированная, обьемная вода

АТ пары гидратируются сильнее чем GC пары.


АТ пары способны формировать водные мостики между N3(A)…W…O2(T)

соседних пар оснований. Поэтому поли(А)*поли(Т) последовательности или тракты более устойчивы в В-форме, остаются в В-ворме при большем высушивании, чем GC последовательности

-


^ Водный хребет в ДНК А…Т тракта - важный элемент стабилизации В-формы

водные мостики между N3(A)…W…O2(T) соседних пар оснований









Рис.12-10.


Взаимодействие ионов с ДНК


Теория конденсации –


  • вокруг полиона ДНК формируется слой мобильных гидратированных однозарядных ионов в слое ~7 A. Концентрация ионов в этом слое относительно независима от обьемной концентрации ионов. Ионы поверхностного слоя нейтрализуют ~76% заряда фосфатных групп.




  • мобильные ионы производят электростатическое дебаевское экранирование электростатических взаимодействий фосфат-фосфат и увеличивают изгибные флуктуации оси ДНК и способность к суперспирализации ДНК.



Электростатический потенциал ДНК –

Наиболее сильный в малой бороздке – между двумя нитями РО4- групп

^

Таблица.12-1. Стерическая доступность и электростатический потенциал B-ДНК


Atom

EP, kcal/mol


SAS, A2

G: N3


-670.0

0.05

N7


-686.0

4.1

O6

-654.0

2.7

C8

-630.0

1.0










C: O2

-645.0

0.16

N4


-602.0

0.19

C5

-569.0

0.32










A: N3

-668.0

0.7

N7


-650.0

2.6

C8

-610.0

0.9









T: O2


-663.0

0.9

O4

-612.0

2.2










PO4- : O1

-609.0

9.1

O2


-609.0

4.2

O3’



0.0

O5’




1.9




Скачать 87.83 Kb.
оставить комментарий
Дата13.10.2011
Размер87.83 Kb.
ТипЛекция, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх