Моделирование взаимодействия кофеина с нуклеиновыми кислотами методом молекулярной механики

• Автор: Грохлина, Татьяна Ивановна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1 Нуклеиновые кислоты, их структура, функции, значение

1.2. Кофеин, его биологическое действие и физические свойства.

1.2.1. рямыс действия кофеина

1.2.2. Побочные действия кофеина.

1.2.3. Взаимодействие кофеина с нуклеиновыми кислотами.

1.2.4. Самоассоциации молекул кофеина

1.2.5. Гетероассоциаини кофеина с другими молекулами.

1.3. Взаимолейсшие ДНКс биологически активными соединениями

Заключение
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ И ГЕОМЕТРИЯ МОЛЕКУЛ
2.1. Метод молекулярной механикими
2.2. Описание модельной системы. Геометрия кофеина и фрагментов НК
2.4. Описание компьютерных нро1 рамм
ГЛАВА 3. УТОЧНЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ И РАСЧЕТ МИНИМУМОВ ЭНЕРГИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ОСНОВАНИЙ
3.1. Уточнение параметров потенциальных функций .
3.2. Расчет минимумов энергии взаимодействия оснований
3.2.1. Нары оснований с двумя П.1М и или .0 водородными связями.
3.2.2. Минимумы энергии, отвечающие парам оснований с одной .И или .О и одной слабой СН.0 или СН..И водородными связями.
3.2.3. Стэкинг оснований. Минимумы энергии, отвечающие почти параллельному расположению молекул.
3.2.4. Минимумы энергии, отвечающие существенно не плоскому расположению оснований.
Заключение.
ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОФЕИНА С ФРАГМЕНТАМИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
4.1. Самоассоциации молекул кофеина.
4.2. Взаимодействие кофеина с основаниями нуклеиновых кислот
4.2.1. Стэкинг кофеиноснование
4.2.2. Плоские ассоииаш кофеина с основаниями
4.2.3. Минимумы, соответствующие почти перпендикулярному положению плоскостей кофеина и основания.
4.2.4. Связывание кофеина с основаниями через атомы, не участвующие в формировании комплементарных пар.
4.3. Взаимодействия кофеина с комплсмешарнымн парами. Возможные схемы связывания кофеина с ДНК в гликозпдном п неглпкозидном желобах двойной спирали.
4.4. Взаимодействие кофеина с фрагментами двойной спирали Д1ПС .
4.4.1. Минимумы энергии взаимодействия, отвечающие образованию водородных связей кофеина с атомными группами широкого желоба
4.4.2. Минимумы энергии взаимодействия, отвечающие образованию водородных связей кофеина с атомными группами узкого желоба
Заключение. а .
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


С помощью построенных атомномолекулярных моделей комплексов кофеинДНК можно планировать эксперимент с тем, чтобы направленно получать данные, необходимые для более полного понимания механизма действия кофеина. Результаты исследования самоассоциации молекул кофеина, проведенные в процессе работы, в сопоставлении с экспериментальными данными позволили развить и обобщить ранее изученные способы образования комплексов кофеина. По теме диссертации опубликовано 7 статей v i, Полтев и др. v . Грохлина и др. v . Грохлина и др. ii . Результаты диссертационной работы докладывались на международных конференциях I Монтевидео, Уругвай, i Маракеш, Марокко, I 0. Маргарита, Венесуэла, на III съезде биофизиков России Воронеж, , а также на семинарах ИМПЬ РАН и ИТЭБ РАН секция молекулярной биофизики. Диссертационная работа состоит из 4х глав. В первой главе представлен обзор литературы, который включает разделы, посвященные нуклеиновым кислотам, их структуре и функциям, изучению влияния кофеина на организм, его взаимодействиям с биополимерами и взаимодействию нуклеиновых кислот с биологически активными соединениями. Третья глава посвящена описанию уточненных параметров потенциальных функций и обсуждению результатов расчетов энергии взаимодействия между основаниями. В четвертой главе изложены результаты изучения самоассоциатов кофеина и моделирования его взаимодействия с фрагментами нуклеиновых кислот. В ней описываются полученные структуры комплексов, представлены их атомные модели, на основе которых предлагаются возможные объяснения некоторых аспектов влияния кофеина на генетические процессы. Заключают работу выводы. Общий объем диссертации 7 страниц, включая таблицу, рисунка и список цитируемой литературы, содержащий 1 источник. С использованием уточненных параметров потенциальных функций найдены три типа энергетически выгодных комплексов оснований нуклеиновых кислот с расположением молекул почти в одной плоскости, почти параллельным и перпендикулярным положением плоскостей молекул. Последний из типов структур с расположением молекул в почти перпендикулярных плоскостях получен впервые. Результаты моделирования самоассоциаций кофеина, полученные при сопоставлении данных ЯМРисследований водных растворов кофеина и результатов расчетов энергии взаимодействия двух его молекул. ДНК. Структуры с образованием водородной связи между кофеином и атомами аминогрупп оснований, не участвующими в образовании комплементарных пар, возможны при взаимодействии кофеина с двойной спиралью ДНК. Результаты поиска минимумов энергии взаимодействия молекулы кофеина с фрагментом ДНК, показавшие возможность комплексообразован и я кофеин ДНК в обоих желобах двойной спирали. Атомномолекулярные модели возможных комплексов кофеина с фрагментом двойной спирали. Глава 1. Существует два типа нуклеиновых кислот дезоксирибонуклеиновые кислоты ДНК и рибонуклеиновые кислоты РНК. Носителем информации, определяющей строение и функционирование живых организмов, является молекула ДНК. В ней же накапливаются мутации, которые приводят к изменчивости видов и подлежат естественному отбору. Участки ДНК кодируют белки, т. Молекулы рибонуклеиновых кислот принимают участие в процессах генной экспрессии и биосинтеза белка. Информация кодируется последовательностью мономерных звеньев нуклеотидов, из которых состоят молекулы нуклеиновых кислот. Нуклеотиды ковалентно связаны друг с другом в линейную цепочку. Каждый нуклеотид состоит из трех частей азотистого основания, углеводного остатка и фосфатной группы. ДНК и РНК различаются по типу углеводного остатка сахара и структуре оснований. Соединение азотистого основания с углеводным остатком называется нуклеозидом, фосфорные эфиры нуклеозидов нуклеотидами. Формирование нуклеозида происходит через образование гликозидной связи между определенным атомом азота 9 пурина и пиримидина и Iуглеродом сахара рис. I. Пять соединений этого класса аденин , А, гуанин , , цитозин , С, урацил , и тимин , Т являются основными структурными компонентами нуклеиновых кислот табл. I, общими для всей живой материи. ДНК.