Исследование внутри- и межмолекулярных взаимодействий в модельных нуклеотидных системах методом спиновых меток

• Автор: Петров, Александр Иванович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 207 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

I. ВВЕДЕНИЕ .

II. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

.1. Взаимодействия азотистых оснований, нуклеозидов, нуклеотидов и полинуклеотидов.

.1.1. Комплементарные взаимодействия мономеров нуклеиновых кислот . .

.1.2. Стэкингассоциация азотистых оснований, нуклеозидов и нуклеотидов в водных растворах .

.1.3. Внутримолекулярные взаимодействия и конформация гомополинуклеотидов .

.1.4. Взаимодействие нуклеиновых мономеров с гомополинуклеотидами

.2. Применение метода спиновых меток дал исследования нуклеиновых кислот

.2.1. Введение.

.2.2. Спинмеченые низкомолекулярные соединения нуклеотидной природы

.2.3. Неспецифическое введение спиновых меток в
гомо полинуклеотиды, РНК и ДНК.
.2.4. Селективное спинмечение тРНК
.2.5. Физикохимические исследования сшшмеченых нуклеиновых кислот
III. ЭКСПЕРШЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Методика эксперимента
III.I. Спинмеченые нуклеозиды, нуклеотида и полинуклеотида .
стр.
1.1.1. Синтез ы2,2,5,5тетраметилЗкарбонилпирролин1оксилимвдазола и его гидролиз в водных растворах.
1.1.2. Синтез и некоторые свойства спинмеченых по 23он группам рибозы нуклеозидов
и нуклеотидов .
1.1.3. Получение и свойства спинмеченых полирибонуклеотидов
1.1.4. Спинмеченые ДНК Т2 фага и суммарная
тРЯК из дрожжей.
1.2. Изучение ассоциации нуклеозидов и нуклеотидов в водных растворах методом спиновых меток и тушения люминесценции
1.2.1. Исследование ассоциации адениловых нуклеотидов методом спиновых меток
1.2.2. Исследование ассоциации 2аминопуринрибозида, 2аминопуринрибозидмонои дифосфата методом спиновых меток и тушения люминесценции
1.3. Конформационные изменения спинмеченых по 2он группам рибозы полиА, полиУ и
полиЦИЗ
1.4. Исследование методом спиновых меток образования спиральных комплексов медцу полинуклеотидами и нуклеиновыми мономерами
1.4.1. Образование трехспирального комплекса 2 полиУ1 аденозин при разных температурах .
1.4.2. Спиральные комплексы полиуридиловой кислоты с пиримидиновыми мономерами
стр.
III.4.3. Исследование коглплексообразования между
полиУ и адениловыми нуклеотидами
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Естественно встал вопрос о структуре образующихся ассоциатов, о взаимном расположении в них азотистых оснований, в решении которого неоценимую роль сыграли ЯМРспектроскопические исследования ассоциации нуклеиновых оснований и их производных ,. Брутл с соавт. Такой сдвиг обусловлен экранированием протонов вторичными магнитными полями 7Тэлектронных кольцевых токов, кидупированных в ароматических кольцах внешним магнитным полем. Эти данные показали, что подобно другим ароматическим соединениям, пуриновые производные образуют в водных растворах стопчатые ассоциаты. Взаимодействия, обеспечивающие формирование таких комплексов, получили общее название стэкинг. Тщательное изучение изменения химических сдвигов резонансных сигналов протонов, связанных как с гофимидиновой в2, так и с шидазольной частью н8 ряда пуриновых оснований и нуклеозидов от их концентрации, позволило установить взаимное расположение оснований в ассоциатах, степень перекрывания их плоскостей. Ассоциация пиримидиновых производных не проявляется в спектрах ЯМР вследствие малой диамагнитной анизотропии их колец, однако эти соединения также образуют стопчатые комплексы, что, например, подтверждается исследованиями фотодимеризации различных дхшетопиртявдинов в водных растворах . Стэкингвзаголодействие азотистых оснований играет ванную роль в стабилизации пространственной структуры нуклеиновых кислот к во многом определяет их функционирование, поэтому неудивительно, что глежплоскостные взаимодействия нуклеиновых мономеров в водных растворах широко исследуются с привлечением целого арсенала физикохимических методов осмометрии ,,, седиментационного равновесия , калориметрии , ЯМР ,,,, УФспектроскопии ,, дисперсии оптического вращения и кругового дихроизма ,, тушения люминесценции ,, поглощения и скорости ультразвука ,. Одной из основных задач таких исследований является выяснение природы сил, определяющих стэкингвзаиглодействие нуклеиновых мономеров в водных растворах и, соответственно, природу стэкинга в нуклеиновых кислотах, путем получения и анализа термодинамических и кинетических параглетров ассоциации пуриновых и пиримидиновых оснований, нуклеозидов, нуклеотидов и их производных при различных условиях среды. Естественно, что для получения термодинамических параметров ассоциации с использованием отмеченных выше методов необходимо задаться некоторой моделью этого процесса, определяющей начальное и конечное состояние. А11 А1 к К1 К А11 . А. Димерная модель представляет собой лишь исторический интерес, поскольку прямыми седиментационными методами было показано ,, что средний молекулярный вес образующихся ассоциатов существенно превышает молекулярный вес дилеров. Следовательно, процесс ассоциации далеко выходит за раглки димеризации и должен анализироваться в соответствии с полимерной моделью. Различные варианты полимерной модели отличаются друг от друга определенными предположениями о соотношении констант равновесия к в схеме I а к2 к4 . К . Ь1 и антикооперативная при I модели , в модель, предполагающая уменьшение константы ассоциации на каждой ступени к К1 . Вообще говоря, такие априорные предположения о константах равновесия к не имеют строгого физического обоснования, и выбор того или иного варианта полимерной модели целиком определяется ее согласием с экспериментом. Магар и Стейнер , разработали метод определения относительного содержания ассоциатов любого размера в растворе и, не вводя какихлибо предположений о соотношении констант показали, что они очень мало отличаются друг от друга по величине, то есть процесс ассоциации вполне разумно может быть описан в изодесмическом приближении. Подавляющее большинство имеющихся к настоящего времени данных по термодинамическим параметрам ассоциации различных пуриновых и пиримидиновых производных получено при использовании именно этой модели. В таблице 2 приведены константы равновесия кстэк, изменения энтальпии лнСТЭКж и энтропии ДЗСТЭК.