Изучение гидратации оснований нуклеиновых кислот, их метилпроизводных и ассоциатов методом Монте-Карло

• Автор: Шарафутдинов, Малик Рифхатович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 135 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ИЗУЧЕНИЕ ГИДРАТАЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ МАЛЫЕ И

БОЛЫМЕ КЛАСТЕРЫ ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Изучение схем моногидратации оснований нуклеиновых кислот и уотсонкриковских пар
1.2. Схемы полигидратации нуклеотидных оснований и их комплементарных пар и проблема стабильности копланарных ассоциатов оснований
1.3. Изучение воды, органических растворителей, водных растворов органических систем и гидратации оснований методом МонтеКарло в больших кластерах .

ГЛАВА П. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ.

П.. Метод МонтеКарло в статистической термодинамике . .

П.2. Меямолекулярные потенциальные функции, используемые для расчетов воды, органических растворителей и растворов методом МонтеКарло
П.З. Методика проведения монтекарловских расчетов гидратации оснований нуклеиновых кислот, их производных и ассоциатов
ГЛАВА Ш. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЧЕК ГИДРАТАЦИИ МЕТИЛ
ПРОИЗВОДНЫХ ОСНОВАНИЙ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ.
Ш.. Точки моно и дигидратации метилпроизводных пиримидиновых оснований.
Ш.2. Точки моно и дигидратации метилпроизводных пуриновых оснований
ГЛАВА У. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ ГИДРАТАЦИИ ОСНОВАНИЙ
НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ И ИХ АССОЦИАТОВ В МАЛОМ КЛАСТЕРЕ.
стр.
У.. Теоретическое определение схем полигидратации
оснований
У.2. Теоретическое определение схем полигидратации уот
сонкриковских пар оснований.
У.З. Изучение комплексов пиримидиновых оснований с малым кластером воды пространственные конфигурации 7х
IV.4. Анализ приближения первой гидратной оболочки. . . ГЛАВА У. ИЗУЧЕНИЕ ГИДРАТАЦИИ ОСНОВАНИЙ И ИХ АССОЦИАТОВ В
БОЛЬШОМ КЛАСТЕРЕ МЕТОДОМ МОНТЕКАРЛО .
V.. Гидратация урацила и тимина.
У... Энергетические характеристики
У.1.2. Структурные характеристики . .
У..З. Влияние метильной группы на структуру гидратной оболочки оснований .
У.2. Гидратация стопкообразных димеров тимина .
У.З. Роль метильных групп в стэкинге оснований . . . .
ВЫВОДЫ.III
ЛИТЕРАТУРА


II для определения областей наиболее предпочтительного связывания молекулы воды с основаниями ДНК было предложено использовать метод изоэнергетических контурных карт. При этом расчеты проводились с использованием атоматомных потенциальных функций, полученных аналитической аппроксимацией результатов расчета взаимодействия молекулы воды с основаниями методом ОСП МО ЛКАО 2. В дополнение к этим расчетам в работе Клементи и Корунджи были получены изоэнергетические контурные карты и схемы моногидратации для молекулы и уотсонкриковских пар оснований гуанинцитозин С, аденинтимин АТ и аденинурацил . Для получения изоэнергетических контурных карт авторами использовалась следующая процедура а определялась плоская поверхность над, под и включающая основание б выбранная поверхность делилась квадратной сеткой на ячейки в атом кислорода молекулы воды располагался в узлах сетки г с помощью градиентной техники оптимизировались положения атомов водорода д точки с одинаковой энергией взаимодействия с основанием соединялись контуром. По мнению авторов , изоэнергетические карты дают очень ясное представление о структуре гидрофобных и гидрофильных областей вокруг оснований и пар с точки зрения молекулы воды. В работе Полтева, Маленкова и сотр. А, 9, С и с помощью предложенных в этой же работе полуэмпирических атоматомных потенциальных функций. Выбор параметров этих функций проводился на основании расчетов взаимодействия воды в кристаллической решетке льда и взаимодействия молекул вода с азотистыми основаниями для различных взаимных положений и ориентаций. С 5 А Этот результат согласуется с данными работ 9,, однако, отметим, что приведенные в работе точки гидратации не отвечают наиболее выгодным положениям молекулы воды вокруг оснований, так как они определялись оптимизацией по поворотам молекул воды вблизи плоскости оснований, найденных из МонтеКарло расчета. В работе было отмечено, что наиболее сильно с основаниями взаимодействуют молекулы воды локализованные между двумя гидрофильными центрами, каждый из которых может быть протонодонорным или протоноакцепторным так называемые мостиковые положения. Это согласуется с результатами работ 9,, а также с проведенным недавно в работе расчетам точек гидратации молекулы полу эмпирическим методом 0 . Процедура, использованная в этой работе, дает результаты, хорошо согласующиеся с результатами аЪ i i расчетов . З, был сделан вывод о том, что молекулы воды образующие почти линейные Нсвязи с протонодонорными или протоноавдепторными атомами оснований сильнее связаны с ними, чем молекулы воды, занимающие мостиковые положения. На наш взгляд это несоответствие с результатами других исследований объясняется недостаточно тщательным сканированием пространства вокруг оснований. Следует отметить, что этот недостаток в равной мере присущ всем описанным выше методам расчета точек гидратации. Это обусловлено делением поверхности взаимодействия на ограниченное число частей ячеек, в узлах которых фиксируются атомы кислорода молекул воды. В этой связи в работе Данилова и Шварцмана был предложен эффективный метод нахождения точек гидратации молекул с помощью адаптивной процедуры случайного поиска применительно к Метрополисовской схеме метода МонтеКарло см. Ш. Сущность адаптивной процедуры составляет механизм самообучения, перестраивающий вероятностные свойства направления случайного шага. Предложенный метод был использован для получения точек гидратации отдельных оснований и уотсонкриковских пар ,. В расчетах были использованы полуэмпирические и аЬ iii II атоматомные потенциальные функции. Полученные схемы моногидратации представлены на рис. Однако порядок следования энергий взаимодействия и их численные значения отличаются, что обусловлено использованием в и в 9, различных методов. Рис. Наиболее выгодные положения молекулы воды вокруг оснований и соответствующие энергии взаимодействия в кЯд моль ,. Сплошная линия расчет с потенциалами из работы , пунктирная из работы II.