Статистическая термодинамика связывания лигандов с ДНК и РНК

• Автор: Нечипуренко, Юрий Дмитриевич
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 260 с. : ил.

Содержание

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПОДХОДЫ К ОПИСАНИЮ РАВНОВЕСНОГО СВЯЗЫВАНИЯ ЛИГАНДОВ С НУКЛЕИНОВЫМИ КИСЛОТАМИ
ГЛАВА 2. ФУНКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ, ОПИСЫВАЮЩАЯ СВЯЗЫВАНИЕ ЛИГАНДОВ. ШУМ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ЭКСПРЕССИИ. ДАВЛЕНИЕ РЕШЕТОЧНОГО ГАЗА. СВЯЗЫВАНИЕ ХИТОЗАНА С ДНК
ГЛАВА 3. КООПЕРАТИВНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ АДСОРБИРОВАННЫМИ ЛИГАНДАМИ. АСИМПТОТИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗ А КРИВЫХ СВЯЗЫВАНИЯ

ГЛАВА 4. КОНТАКТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ АДСОРБИРОВАННЫМИ ЛИГАНДАМИ

ГЛАВА 5. АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛИГАНДОВ, СВЯЗАННЫХ

НА МАТРИЦАХ СПЕЦИФИЧНО И НЕСПЕЦИФИЧНО

ГЛАВА 6. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, ОПИСЫВАЮЩИЕ ОБРАЗОВАНИЕ МОСТИКОВ МЕЖДУ МОЛЕКУЛАМИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ В ЖИДКИХ КРИСТАЛЛАХ

ГЛАВА 7. КЛАССИФИКАЦР1Я МОДЕЛЕЙ АДСОРБЦИИ, ОПИСЫВАЮЩИХ СВЯЗЫВАНИЕ ЛИГАНДОВ С

НУКЛЕИНОВЫМИ КИСЛОТАМИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Следует заметить, что реальные взаимодействия лигандов с ДНК могут развиваться по разным сценариям, в зависимости от размера участка ДНК, вовлеченного во взаимодействие с лигандом, молекулярной массы молекулы лиганда и молекулярной массы самой молекулы ДНК. Если в качестве лигандов выступают низкомолекулярные соединения, то естественно предположить, что адсорбция лиганда не искажает или незначительно искажает молекулу ДНК, выступающую в роли матрицы таким образом, сама базовая структура модели, а именно регулярная решетка центров связывания, не разрушается при адсорбции. Другая ситуация может возникнуть, если в качестве лиганда выступает макромолекула белка или даже несколько белков например, комплекс белков, входящих в состав ДНКполимеразы. Рис. Схема связывания лиганда с матрицей ДНК. К константа связывания лиганда с матрицей. Возможно притяжение или отталкивание между ближайшими соседними на матрице лигандами. В зависимости от соотношения размеров матрицы ДНК и молекулы лиганда, а также в зависимости от природы взаимодействий ДНКлиганд в качестве реакционных центров матрицы могут выступать не только отдельные атомы пар оснований, но и целые участки ДНК, включающие группы атомов сахарофосфатного остова. Так как речь идет о физической адсорбции, то взаимодействие между центрами связывания матрицы и реакционными центрами лиганда имеет обратимый характер. Обычно это вандерваальсовы или дипольдипольные взаимодействия впрочем, для описания связывания лигандов природа взаимодействий не имеет значения важно, чтобы они были обратимыми. Энергия таких взаимодействий составляет, как правило, несколько кТ. Модель адсорбции предполагает описание взаимодействий между адсорбированными лигандами. Характер таких взаимодействий определяет специфику модели адсорбции Рис. С точки зрения статистической механики поведение адсорбированных лигандов на матрице во многом аналогично поведению одномерного решеточного газа частиц с взаимодействием. Такие взаимодействия могут включать как стерическое отталкивание между молекулами лигандов, конкурирующими за одни и те же центры связывания на ДНК в этом случае принято говорить об исключенном объеме молекул решеточного газа, так и электростатические взаимодействия между атомами ближайших соседних молекул лиганда, сближенными на матрице. Заметим, что терминологическое словосочетание реакционный центр, которое используется в литературе для обозначения одного центра связывания лиганда на матрице 3, 4, , может ввести в заблуждение с понятием реакции обычно связывают в химии ряд процессов, имеющих необратимый характер, в то время как процесс физической адсорбции является обратимым. Здесь мы будем использовать наряду с термином реакционный центр, как эквивалентный, термин центр связывания. С другой стороны, существует устойчивое сочетание слов реакционный центр фермента. Такой центр включает в себя место связывания лиганда. Если рассматривать адсорбцию на ДНК лиганда, размер которого меньше радиуса молекулы ДНК, то понятие реакционного центра матрицы будет в чемто аналогично понятию реакционный центр фермента связывание лиганда здесь происходит так же многоточечным образом. Однако связывание лиганда в реакционном центре фермента является первым актом в серии процессов, которые приводят к химической трансформации лиганда, в то время как связывание лиганда с ДНК не приводит к изменению его структуры. Действительно, рассмотрим пример связывания молекулы дистамицина А с ДНК. В соответствии с молекулярной моделью комплекса, предложенной Заседателевым и соавт. А погружен в малую бороздку ДНК таким образом, что НН группы лиганда выступают в качестве доноров водородных связей, а акцепторами служат 3 атомы аденина и атомы тимина Рис. З. Кроме того, концевая положительно заряженная ЫНз группа лиганда располагается глубоко в узкой бороздке, в области максимальной плотности отрицательного электростатического потенциала. Рис. Схематическое изображение модели комплекса дистамицина А с участком ДНК но Заседателеву ,. ИН группы антибиотика образуют водородные связи с акцепторами водородных связей азотами и кислородами расположенных подряд четырех АТ пар ДНК.