СКРЫТЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ Н-СВЯЗЫВАНИЯ АЗОТИСТЫХ ОСНОВАНИЙ В СТРУКТУРЕ НУКЛЕОТИДНЫХ ПАР
Комаров В. М., Кабанов А. В.
Институт биофизики клетки РАН, 142292 Пущино; *Томский государственный университет, физический факультет, 634050 Томск
Для многих задач внутримолекулярной
динамики двухспиральных полинуклеотидов, равно как и для углубленного
понимания проблемы структурно-функциональной организации нуклеиновых
кислот весьма важным является знание условий сохранения или нарушения
пространственного изоморфизма канонических пар азотистых оснований.
В докладе, исходя из анализа накопленных к настоящему времени
экспериментальных, в том числе спектральных структурных данных,
при использовании результатов квантово-химических полуэмпирических
расчетов детально анализируется роль изначальной, слабой пирамидальности
строения аминогруппы молекул адениниа, гуанина и цитозина в формировании
неоднозначности геометрии спаривания азотистых оснований по одним
и тем же водородным связям. Показано, что в отличие от общепринятого
мнения исходная бистабильность геометрии аминогруппы оснований
может инициировать двукратное "вырождение" комплементарности
Н-связывания АТ-пары и четырехкратное "вырождение" комплементарности
GC-пары. В конечном итоге, для 28 известных типов спаривания азотистых
оснований по двум или трем водородным связям характерным оказывается
существование 79 различных, в основном некопланарных структур,
с преимущественно изгибовой, пропеллероподобной или сдвиговой
деформацией пары. Дается классификация полиморфизма пар. Обсуждается
важность учета выявленной некопланарности строения пар в описании
их основных физико-химических характеристик. Предлагаются спектральные
критерии идентификации такого скрытого структурного полиморфизма
пар азотистых оснований. Работа выполнена при поддержке РФФИ (Грант
№ 99-04-48162).