Моделирование взаимодействия ДНК с липидами и нанотрубками методами молекулярной механики и докинга

• Автор: Дьячков, Евгений Павлович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДНК С ЛИПИДАМИ И МЕТОДАМИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МЕХАНИКИ 9 Введение
1.1. Экспериментальные свидетельства в пользу существования комплексов ДНК с липидами

1.2. Методика расчета

1.3. Результаты расчетов

1.3.1. Взаимодействие ДНК трансолеиновая элаидиновая кислота по данным молекулярной механики

1.3.1.1. Зависимость энергии комплексов АТП трансоле от длинны цепочки п

1.3.1.2. Зависимость энергии комплексов ДНК трансоле от состава ДНК и расположения траисолеиновой кислоты в малой и большой бороздках
1.3.2. Зависимость структуры и стабильности комплексов олигомеров ДНК от составов жирной кислоты и ДНК
1.3.3. Моделирование взаимодействия ДНК с холестерином и его жирнокислотными эфирами методом молекулярной механики
1.3.3.1. Экспериментальные свидетельства в пользу взаимодействия холестерина и ДНК
1.3.3.2. Компьютерное моделирование структуры и стабильности комплексов ДНК с холестерином и его эфирами
Выводы
ГЛАВА II. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДНК С ЛИПИДАМИ ПО ДАННЫМ МЕТОДА М0ЛЕКУЛЯРН0 ДОКИНГА 5
Введение
2.1. Метод докинга и программа АШооск 3.0
2.1.1. Моделирование докинга
2.1.2. Построение решетки
2.1.3. Энергия вандерваальсоиа взаимодействия
2.1.4. Моделирование водородных связей
2.1.5. Карты электростатического потенциала на решетке
2.2. Результаты расчетов
Выводы
ГЛАВА III. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОДНОНИТЕВЫХ ДНК С УГЛЕРОДНЫМИ НАНО ГРУЬКАМИ ПО ДАННЫМ МЕТОДА
МОЛЕКУЛЯРНОГО ДОКИНГ А
Введение
3.1. Метод расчета
3.2. Результаты расчетов
Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В работе с единой методической точки зрения рассмотрены две задачи супрамолекулярной химии указанных биоактивных систем. Изучение зависимости комплексообразования ДНК с жирными кислотами, холестерином и его эфирами от нуклеотидного состава ДНК и состава липидов. Исследование зависимости комплексообразования однонитсвых ДНК с нанотрубками от нуклеотидного состава ДНК и диаметра нанотрубок. С помощью методов молекулярной механики и докинга изучено, взаимодействие двунитевых ДНК с жирными кислотами, холестерином и его эфирами и однонитевых ДНК с углеродными нанотрубками. Определены строение и устойчивость таких комплексов. Получены теоретические данные о предпочтительности связывания липидов с малой бороздкой ДНК по сравнению с большой. При этом энергия взаимодействия жирных кислот с ДНК оказывается зависящей от числа двойных связей в жирной кислоте. Образование комплексов ДИКлииид приводит к ослаблению водородных связей между нитями ДНК. Методом молекулярного докинга впервые изучены особенности координации однонитевых ДНК с нанозрубками разного размера. ДПК на внешней поверхности наиотрубки. В нанотрубке с диаметром А возможно образование комплексов с расположением однонитевых ДИК как внутри, так и снаружи нанотрубки. Дальнейшее увеличение диаметра нанотрубки приводит к энергетической выгодности внутреннего расположения биополимера. Прочность комплексов ДНКлипид и ДНКнанотрубка зависит от нуклеотидной последовательности в биополимере. Определена структура и стабильность комплексов двунитевых ДНК с жирными кислотами, холестерином и его эфирами, а также комплексов однонитевых ДНК с углеродными нанотрубками. Возможность образования стабильных комплексов между двунигевыми ДНК и жирными кислотами, холестерином и его эфирами благодаря взаимодействию липида и с малой, и с большой бороздками ДНК. При этом связывание с малой бороздкой оказывается более прочным, чем с большой бороздкой. Этот теоретический результат впервые дал объяснение наличия двух фракций жирных кислот, холестерина и его эфиров, извлекаемых из препаратов ДНК биохимическими методами. Процесс образования комплексов ДНК с липидами сопровождается заметным ослаблением водородных связей между нитями ДПК. Для нанотрубок малого диаметра энергетически выгодной является координация однонитевых ДНК на внешней поверхности нанотрубки, а для нанотрубок большого диаметра внутреннее расположение биополимера. В нанотрубке с промежуточным диаметром Л возможно образование комплексов с расположением однонитевых ДНК как внутри, так и снаружи нанотрубки. Прочность комплексов обоих типов непосредственным образом определяется нуклеотидной последовательностью в биополимерах, при этом наиболее важным фактором стабилизации комплексов оказывается изменения конформации лигандов. Личный вклад автора заключается в выборе методов математического моделирования и адаптации компьютерных программ с учетом специфики изучаемых объектов исследования, а также в проведении всех компьютерных расчетов, написании статей, подготовке докладов, формулировке выводов и написании диссертации. Задача изучения строения и стабильности комплексов ДНК с липидами была инициирована экспериментальными исследованиями по выделению таких комплексов, выполненными к. Стручковым Б. А. и к. Стражевской Н. Б. Российский Онкологический Научный Центр им. Блохина РАМН, а также профессором д. Ждановым Р. И. Учреждение РАМН НИИ общей патологии и патофизиологии РАМН, который проводит спектральные исследования таких систем. Апробация работы. Работа докладывалась на следующих научных конференциях. От современной фундаментальной биологии к новым наукоемким технологиям, Пущино, . Ii i , , . V.. Vii v, . Информационновычислительные технологии в решении фундаментальных проблем и прикладных научных задач, Москва, . Работа поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований грант 2 и советом при Президенте РФ по поддержке ведущих научных школ грант . Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 статей и 4 тезиса докладов на российских и международных конференциях.