Химическое строение нуклеиновых кислот

Вернуться на страницу семестра

Нуклеотиды и фрагменты нуклеиновых кислот

В данной работе приведены биомолекулы, построенные с помощью программы MarvinSketch. Среди них 2'-дезоксигуанозиндифосфат (dGMP), 2'-дезокситимидинмонофосфат (dTMP) и рибонуклеозиды (азотистое основание + сахар) — уридин и псевдоуридин (сокращённо обозначается греческой буквой пси - ψ). Хотелось бы больше сказать о изомере уридина — псевдоуридине. Это наиболее часто встречающееся модифицированное основание из более чем сотни различных модифицированных оснований, которые встречаются в РНК [1]. В нём связь между урацилом и рибозой не C-N (отмечены красным на рисунке 1), а C-C, этот нуклеозид встречается в разных положениях в молекулах РНК. В частности, псевдоуридин важен для функционирования тРНК.

Рисунок 1. Некоторые элементы нуклеиновых кислот

На рисунке 2 приведен фрагмент ДНК с обозначенными водородными связями между каноническими парами A-T и G-C. Также на рисунке показаны 5' и 3' концы цепи.

Рисунок 2. Фрагмент двухцепочечной ДНК

Канонических и теоретически возможные неканонических пары

Рассмотрим пары с тимином. Для начала на рисунке 3 приведена каноническая Уотсон-Криковская пара тимин-аденин с 2 водородными связями.

Рисунок 3. Пара А-Т

Теперь попробуем предсказать неканоничные пары с тимином и его таутомером. Для тимина характерна лактим-лактамная таутомерия. Этот вид таутомерии характерен для азотсодержащих гетероциклов с фрагментом N=C—ОН. Взаимопревращение таутомерных форм связано с переносом протона от гидроксильной группы, напоминающей фенольную ОН-группу, к основному центру — пиридиновому атому азота и наоборот. Обычно лактамная форма в равновесии преобладает. В лактимной форме может произойти переход как одного, так и обоих протонов. Ниже будет использоваться одну из форм, где произошёл переход только 1 протона и N-гликозидная связь может образоваться.

Рисунок 4. Лактим-лактамная таутомерия тимина

Cчитаем, что донорами водорода являются группы -NH2 и >NH, а акцепторами водорода атомы О и N, которые не связаны с водородом.

Рисунок 5. Возможные пары с участием лактамной формы тимина

На рисунке 6 показаны взаимодействия основания с одним из 3 лактимных (1 дигидрокси- и 2 моногидрокси-) таутомеров тимина

Рисунок 6. Возможные пары с участием лактимной формы тимина

Источники
[1] Hamma T, Ferre-D'Amare AR (2006). «Pseudouridine synthases». Chem. Biol