Задача: с помощью программы ChemSketch научиться рисовать сруктуру нуклеиновых кислот. Научиться использовать шаблоны и нумерацию в ChemSketch.
Упр.1. Нарисовать на одном листе соединения и пронумеровать остатки.
Упр.2. Воспроизвести фрагмент двухцепочечной ДНК из презентации.
Ссылка на полученный файл (вместе с заданием 3): 1.sk2
Задача состоит в том, чтобы сопоставить структуру водородных связей в канонических и теоретически возможных неканонических парах.
Мне нужно выполнить это сравнения для аденина.
Примем, что донорами водорода являются группы -NH2 и -NH, акцепторами водорода - атомы O и N, не связанные с водородом. Водородная связь обозначена пунктиром.
Для начала рассмотрим аденин и некоторые его соединения.
Решение задачи кажется простым - поочередно перебираем все нуклеотиды и пытаемся провести пунктирной линией отрезок фиксироанной длины
во всевозможных сочетаниях группы NH/NH2 и атомы O/N. Также нужно учесть, чтобы всегда оставался атом азота с вакантной связью для радикала.
Рассмотрим канонические, Уотстон-Криковские взаимодействия. В ДНК аденин взаимодействует с тимином, в РНК - с урацилом.
Эта особенность свзяана с увеличением устойчивости ДНК за счет метильной группы тимина.
Сразу рассмотрено и параллельное расположение нуклеотидов. Оно возможно в
в нуклиновых цепочках с несоблюденным принципом антипараллельности.
Такие соединения синтезированы известно их строение. Информация из PDB:
Structure: 1R2L
Structure: 1NP5
Structure: 1JUU
По использованному ранее принципу, рассмотрим неканонические взаимодействия,
кажущиеся очевидными. Известно, что из-за возможности таких взаимодействий, случаются ошибки копирования/считывания ДНК.
Таутомерия в нашем случае - это перемещение атомов водорода по атомам одного соединения. Рассмотрим на примере взаимодействий с цитозином:
Интересно рассмотреть так называемые неоднозначные пары оснований для аденина в РНК, необходимые для трансляции (синтезе белка на РНК с помощью рибосомы и тРНК).
Теперь рассмотрим некоторые особенности таутомерии аденозина и новые способы расположения двойных водородных связей.
Рассмотрим Хугстиновские взаимодействия для аденина.
Пример тройного Хугстиновского взаимодействия из PDB:
Structure: 272D
Возможно ещё геометрически поэкспериментировать с сочетанием различных таутомеров, Хугстиновских и Уотсон-Криковских взаимодействий и прибавлением допонительного
положительного заряда (то есть протона - водорода) на пиримидиновые кольца.
Вывод:
C помощью графического едактора ChemSketch легко геометрически манипулировать молекулами и нуклеотидами нуклеиновых кислот. Возможно построить большое число разнообразных их
сочетаний. Многие найдены в природе, некоторые получены искусственно.
При парных взаимодействиях количество водородных свзяей максимально для канонической пары незаряженных оснований. Например, гуанин и цитозин, способные
к образованию трех водородных связей в норме, образуют только по две с аденинами. При тройных взаимодействиях возможно задействование двух водородов одного атома азота, если таковой имеется в молекуле.
К сожалению, в текущую задачу не входило рассмотрение G-тетрад, что было бы показательным примером Хугстиновских взаимодействий.
Даже при построении в графическом редакторе, без учета реальных расстояний и размеров молекулы, можно догадаться, какие пары будут выгодны, а какие - нет в ДНК или РНК.
Работа завершена.
Ещё раз ссылка на рабочий файл со всеми заданиями: 1.sk2