Полиморфизм водородного связывания нуклеотидов и структурная организация молекулы ДНК

• Автор: Комаров, Владислав Михайлович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 183 с. : ил.

ГЛАВА I. СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ ПРОБЛЕМЫ ЗАВИСИМОСТИ ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРЫ МОЛЕКУЛЫ ДНК ОТ НУКЛЕОТИДНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ
1.1. Конформационный полиморфизм двойной спирали молекулы

1.2. «Пропеллеровая» структура укладки пар азотистых оснований
1.3. Роль связанной воды в организации структурных форм молекул нуклеиновых кислот
1.4. Некоторые особенности колебательной динамики равновесной структуры молекулы ДНК
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Глава II. МЕТОД И ПОДХОДЫ
2.1. Возможности современных теоретических подходов в исследовании структуры и свойств биомолекулярных си стем
2.2. Особенности применения полуэмпирического квантово-химического М^О/РМЗ метода
Глава III. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ОДИНОЧНЫХ ПАР ОСНОВАНИЙ, НУКЛЕОЗИДОВ
И НУКЛЕОТИДОВ
3.1. Неплоское строение аминозамещенных азотистых оснований и скрытый полиморфизм водородного связывания
уотсон-криковских пар
9 3.2. Общая классификация структурного полиморфизма во всех
известных типах пар

3.3. Структурные и термодинамические особенности пар
нуклеозидов и нуклеотидов
ГЛАВА IV. НЕПЛАНАРНОСТЬ ВОДОРОДНОГО СВЯЗЫВАНИ Я УОТСОН-КРИКОВСКИХ ПАР И СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ АНТИПАР АЛЛЕЛЬНЫХ КОРОТКИХ ДВОЙНЫХ ЦЕПОЧКЕК ОЛИГОНУКЛЕОТИДОВ
4.1. Полиморфизм структуры канонических пар и формирование зависимости кривизны двойной спирали от нуклеотидной последовательности
4.2. Влияние зарядового состояния комплементарных цепей на термодинамическую стабильность Н-связывания оснований в олигонуклеотидах
ГЛАВА V. ОСОБЕННОСТИ РАВНОВЕСНОЙ КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ
ДИНАМИКИ ИЗОЛИРОВАННЫХ ДВОЙНЫХ СПИРАЛЕЙ ОЛИГОНУКЛЕОТИДОВ
5.1. Неплоское строение аминозамещенных азотистых оснований и специфика колебательных мод нуклеотидов в водородно-связанных парах
5.2. Формирование коллективной природы низкочастоного колебательного спектра двойных последовательностей олигонуклеотидов
ГЛАВА VI. ВЛИЯНИЕ СВЯЗАННОЙ ВОДЫ НА СТРУКТУРУ И
НИЗКОЧАСТОТНУЮ КОЛЕБАТЕЛЬНУЮ ДИНАМИКУ НУКЛЕОТИДНЫХ ДУПЛЕКСОВ
6.1. Строение гидратного окружения нуклеотидного дуплекса и
зависимость формы Н-спаривания оснований от распределения связанной воды

6.2. Вклад гидратации в низкочастотную колебательную
динамику олигонуклеотидного комплекса
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
РАБОТЫ АВТОРА
ЦИТИРУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ

биологии. Особенно интересными выглядят разработки связанные с применением в рамках неэмпирической методики теории функционала матрицы плотности, DFT (Density Function Theory [227-2291). В настоящее время удалось модифицировать этот метод так, что зависимость необходимого для расчетов времени от размеров системы стала почти линейной. Для сравнения, в полуэмпирической методике такая за висимость как правило имеет пропорциональность - ЛГ5, а в стандартной неэмпирической -~N6-N%.
Практически все существующие на сегодняшний день неэмпирические методики, включая и DFT подход, реализованы во многих пакетах GAUSSIAN’98, GAMESS, SPARTAN и др. В плане популярности, пакет GAUSSIAN является аналогом полуэмпирического пакета МОРАС, т.к. подавляющее количество неэмпирических расчетов проводятся с использованием именно этого пакета.
Мы не будем далее останавливаться на деталях предельных возможностей использования этих неэмпирических методик, на описании трудностей, связанных с проблемой учета корреляционных эффектов, а также на обсуждении существующей здесь специфической и довольно сложной проблемы учета базисных суперпозиционных ошибок при анализе свойств электронной структуры молекулярных комплексов. Отметим только, что даже в наиболее разработанном и популярном сейчас подходе с использованием HF/6-31(d,p)//MP2/6-31(d,p) приближения, отличающегося хорошей сбалансированностью исходного базисного набора, а также эффективной методикой учета электронных корреляций, средняя точность расчета молекулярных энергетических характеристик оказывается, как показал опыт, не выше 2 -4 ккал/моль [49,50].
В литературе накоплено уже довольно значительное количество примеров неэмпирического анализа структурных свойств нуклеотидных компонентов. В Главе I мы уже отмечали (см., например, работы [44-49,54-57,109,170-189] и ссылки в них на другие многочисленные исследования), что есть обсуждение вопроса и о непланарности строения азотистых оснований и деформируемости уотсон-криковских пар. Однако учитывая всю сложность затрагиваемой нами проблемы конформационной лабильности водородно-связанных нуклеотидных комплексов, где энергетика