Галетич И. К., Шелковский В. С., Косевич М. В., Благой Ю. П.
Отдел молекулярной биофизики, Физико-технический институт низких температур им. Б.И.Веркина НАН Украины, 310164 Харьков, Украина
Изучение небольших кластеров,
моделирующих взаимодействие между нуклеиновыми кислотами и белками
на уровне мономеров,
позволяет выделить роль отдельных атомных групп в образовании
белково-нуклеиновых
комплексов и, таким образом, предсказать изменение стабильности
комплексов, вызванной изменением первичной структуры биополимеров.
Настоящая работа представляет собой обзор серии наших исследований
в рамках проблемы молекулярного узнавания, в которых элементарные
реакции между мономерами нуклеиновых кислот и белков изучались
на модельных системах, состоящих из различных азотистых оснований
и акриламида в качестве модели боковых групп аминокислот аспарагина
и глутамина. Термодинамические параметры взаимодействий между
акриламидом и метилпроизводными основаниями были получены методом
температурнозависимой полевой масс-спектрометрии. В условиях масс-спектрометрического
эксперимента ассоциаты молекул образуются в газовой фазе. Из соотношения
интенсивностей пиков масс-спектров получали относительные константы
ассоциации комплексов. Из температурных зависимостей относительных
констант ассоциации (вант-гоффовских зависимостей) рассчитывались
энтальпии образования исследуемых комплексов (D
H, ккал/моль).
Полученные значения энтальпий комплексов акриламида с основаниями
представлены в таблице.
Основание
| m21,4 Cyt
| m1Cyt
| m31,4,4 Cyt
| m9Ade
| m9Gua
| m21,.3 Thy
| M1 Ura
|
-DH, ккал/моль
| 14,0
| 13,6
| 10,9
| 12,4
| 14,2
| 6,8
| 9,7
|
Данные, полученные для
нескольких метилпроизводных оснований нуклеиновых кислот, позволили
построить следующий ряд стабильности димеров основание-акриламид:
m9Gua > m21,4 Cyt > m1
Cyt > m9Ade >m31,4,4
Cyt > m1Ura > m21,3 Thy.
Из представленного ряда следует, что акриламид в вакууме взаимодействует
более сильно с гуанином и цитозином, чем с аденином и тимином
(урацилом). Этот ряд хорошо согласуется с данными, полученными
некоторыми другими экспериментальными методами при изучении образования
комплексов в растворах. Наблюдается также хорошая корреляция между
экспериментальными данными и теоретическими расчетами для таких
комплексов, проведенными различными полуэмпирическими и неэмпирическими
методами. Полученные данные могут быть использованы для определения
взаимного расположения аминокислот и оснований в реально существующих
узнающих комплексах и для численной оценки вероятности узнавания
оснований нуклеиновых кислот аминокислотами аспарагином и глутамином
в одно- и двухспиральных ДНК.