МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ УЗНАВАНИЯ АЗОТИСТЫХ ОСНОВАНИЙ АМИНОКИСЛОТАМИ В РАМКАХ МОДЕЛИ "ТОЧЕЧНЫХ КОНТАКТОВ"

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 (DH, 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.