Вперше розроблено системний підхід, який забезпечує повноту конформаційного сімейства 2'-дезокси- та рибонуклеозидів і суттєво доповнює методи рентгеноструктурного аналізу та ЯМР-спектроскопії. Вперше одержано повні конформаційні сімейства модельних цукрових залишків 2'-дезокси- та рибонуклеозидів, канонічних 2'-дезоксирибонуклеозидів - 2'-дезокситимідину, 2'-дезоксицитидину, 2'-дезоксиаденозину і 2'-дезоксигуанозину, мінорного нуклеозиду 2'-дезоксиуридину та канонічних рибонуклеозидів - уридину, цитидину, аденозину та гуанозину. Визначено геометричні, енергетичні та спектрально-коливальні характеристики конформерів, виявлено й охарактеризовано внутрішньомолекулярні H-зв'язки. Змодельовано коливальні спектри ІЧ-поглинання 2'-дезоксиуридину, 2'-дезокситимідину й уридину з урахуванням внесків усіх конформерів і проведено їх порівняння з експериментально одержаними спектрами за умов низькотемпературної матричної ізоляції, наведеними в літературі.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г294-15

Рубрики:

Алкалоїди

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Мета роботи - використовуючи найпростіші молекулярні моделі - пари основ ДНК, одна з яких є іонізованою, та електронейтральні й іонізовані ДНК-подібні конформери канонічних нуклеозидів, теоретично дослідити адекватність іонізаційного механізму виникнення спонтанних транзицій. Застосовано такі методи як неемпірична квантова хімія, фізико-хімічна кінетика, аналіз топології електронної густини за Бейдером. Показано, що на рівні пар основ іонізаційний механізм виникнення транзицій не гарантує жодних переваг у порівнянні з іншими механізмами, представленими в літературі. Проте протонування/депротонування основ у складі будь-якого канонічного нуклеозиду суттєво збурює ДНК-подібні конформації останнього. Висновки: іонізаційний механізм не може претендувати на вичерпне пояснення природи спонтанних транзицій.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е0*725.111.432в647

Рубрики:

Загальна біологія

Шифр НБУВ: Ж14252 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Уперше за допомогою квантово-хімічного методу функціонала густини на рівні теорії MP2/6-311++G(d, p)//DFT B3LYP/6-31G(d, p) проведено повний конформаційний аналіз 2'-дезоксиаденозину. Представлено основні геометричні, енергетичні та полярні характеристики усіх його 88 стійких конформерів, а також основні конформаційні рівноваги за нормальних умов.

За допомогою квантово-механічного методу функціонала густини на рівні теорії MP2/6-311++G(d,p)//DFT B3LYP/6-31G(d,p) проведено вичерпний конформаційний аналіз уридину. Представлено основні геометричні, енергетичні та полярні характеристики усіх його 111 стійких конформерів. Одержано конформаційні рівноваги у діапазоні температур 298,15 - 420 K. З використанням методу квантово-механічного аналізу топології електронної густини (теорія атомів у молекулах Бейдера) в усіх можливих конформерах зафіксовано 17 типів внутрішньомолекулярних водневих зв'язків, від одного до п'яти на конформер (їх загальна кількість - 313). Представлено їх конформаційні властивості, геометричні та електронно-топологічні характеристики.

В усіх 88 можливих конформерах канонічного нуклеозиду 2'-дезоксиаденозину за допомогою квантово-хімічного аналізу (рівень теорії DFT B3LYP/6-31G(d, p)) топології електронної густини (так звана теорія атомів у молекулах Бейдера) вперше зафіксовано 18 типів внутрішньомолекулярних водневих зв'язків загальною кількістю 129: C2'H2...O5'(11 зв'язків), C2'H2...N3 (32), C2'H1...N3 (1), C3'H...N3 (16), C5'H1...N3 (12), C5'H1...C8 (1), C5'H2...C8 (1), C5'H2...N3 (11), C8H...O5' (19), C3'H...HC8 (3), C8H...HC3' (2), C8H...H1C5' (2), C8H...H2C5' (1), O5'H...HC8 (2), O3'H...O5' (4), O5'H...O3' (4), O5'H...N3 (6) і O5'H...N9 (1). Представлено їх конформаційні властивості, геометричні та електронно-топологічні характеристики.

As many as 13 types of intramolecular hydrogen bonds are determined in 92 conformers of 2'-deoxythymidine nucleoside by means of quantum-chemical analysis (at DFT B3LYP/6-31G(d, p) theory level) of the electron density topology with Atoms-in-Molecules theory. The total number of H-bonds is 171, and their types are C1'H...O2, C2'H2...O5', C2'H2...O2, C3'H...O2, C5'H1...O2, C5'H2...O2, C6H...O4', C6H...O5', C3'H...HC6, O5'H...HC6, O3'H...O5', O5'H...O3', and O5'H...O2. The conformational, geometric, and electron-topological properties of H-bonds are presented.

As many as 15 types of intramolecular hygrogen bonds are determined over 96 conformers of 2'-deoxyguanosine nucleoside by means of the quantum-mechanical analysis (at the DFT B3LYP/6-31G(d, p) theory level) of the electron density topology with Bader's Atoms-in-Molecules theory. The total number of H-bonds is 143, and their types are C2'H2...O5' (11 H-bonds), C2'H2...N3 (27), C3'H...N3 (20), C5'H1...N3 (4), C5'H1...C8 (1), C5'H2...N3 (13), C8H...O5' (20), C3'H...HC8 (10), C5'H1...HC8 (3), C5'H2...HC8 (2), O5'H...HC8 (3), O3'H...O5' (4), O5'H...O3' (7), O5'H...N3 (9), and N2H...O5' (9). The conformational, geometric, and electron-topological properties of H-bonds are presented.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е0*725.112.73в605

Рубрики:

Загальна біологія

Шифр НБУВ: Ж22412/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

The comprehensive conformational analysis of 2'-deoxycytidine is first done by means of the quantum-chemical density functional method on the MP2/6-311++G(d, p)//DFT B3LYP/6-3lG(d, p) theory level. Main geometric, energetic, and polar characteristics are given for all 96 stable conformers, as well as the conformational equilibria under normal conditions.

Firstly, the influence of DNA nucleobase tautomeric status change on conformational and energetic properties of canonical nucleosides - 2'-deoxyadenosine (dAdo), 2'-deoxyguanosine (dGuo), 2'-deoxycytidine (dCyd), and 2'-deoxythymidyne (dThd) is studied by the quantum-mechanical DFT method with B3LYP/6-31G(d, p) basis set. It is determined that tautomeric transitions in purine nucleosides are almost influenceless on a sugar residue conformation and its orientation against nucleobase. On the other hand, this effect is strong enough in pyrimidine nucleosides, and its trend is clearly defined.

Full conformational analysis of 1'-deoxyribose - the model sugar residue of ribonucleosides - is performed by means of density functional theory at MP2/6-311++G (d, p)//DFT B3LYP/6-31G (d, p) level. It is established that only four conformers (three of S- and one of N-type) over the full number of 112 may be incorporated into the periodic structure of a two-strand RNA molecule. The main geometric, energetic, and polar characteristics of all 112 stable conformers are presented, as well as conformational equilibria under normal conditions. By the quantum mechanical electron density topology analysis method (Bader's Atoms-in-Molecules theory), as many as six types of intramolecular hydrogen bonds are established in all possible conformers of the isolated 1'-deoxyribose molecule. Namely, these are C1'H2 ... O5', C2'H ... O5', O2'H ... O3', О3'H ... O2', O3'H ... O5', and O5'H ... O3'.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г294-15

Рубрики:

Алкалоїди

Шифр НБУВ: Ж22412/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Е0*725.112.1*011.7

Рубрики:

Загальна біологія

Шифр НБУВ: Ж22412/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Уперше за допомогою квантово-механічного методу на рівні теорії MP2/6-311++G(2df,pd)//DFT B3LYP/6-31G(d,p) проведено повний конформаційний аналіз низькомолекулярної натрієвої сполуки, що моделює електронейтральний цукрово-фосфатний кістяк (ЦФК) ДНК. Встановлено, що з усіх 8959 можливих конформерів лише 51 є твірними ЦФК А-подібних форм ДНК. Не виявлено модельних А-подібних форм ДНК із нативними значеннями всіх торсійних кутів. Зафіксовано 53 твірних конформери ЦФК В-подібних форм ДНК, 6 з яких мають ідентичний до природних набір номенклатурних торсійних кутів alpha, beta, gamma, delta, epsilon і zeta. Виявлено 426 твірних конформерів ЦФК Р-подібних форм ДНК з цукрами C2'-endo та C3'-endo. Решта 509 сполук мають широкий спектр конформацій цукрів, найчисленнішими серед яких є C1'-exo та C4'-endo. Одержані результати узгоджуються з попередніми дослідженнями модельного біцукрового залишку, в яких фосфатна група нейтралізована протоном, і розширюють існуючі уявлення про конформаційну будову та мінливість макромолекули ДНК.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е0*725.111.4*011.7

Рубрики:

Загальна біологія

Шифр НБУВ: Ж22412/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

За допомогою квантово-механічного методу функціонала густини на рівні теорії MP2/6-311++G(d,p)//DFT B3LYP/6-31G(d,p) проведено конформаційний аналіз модифікованого нуклеозиду 2'-дезокси-8-аза-пурину. Наведено основні геометричні, енергетичні та полярні характеристики усіх його 91 стійкого конформера, а також конформаційні рівноваги за температури 298,15 K.

За допомогою квантово-механічного методу функціонала густини на рівні теорії MP2/6-311++G(d,p)//DFT B3LYP/6-31G(d,p) проведено конформаційний аналіз біологічно важливого нуклеозиду 2'-дезоксипурину. Наведено основні геометричні, енергетичні та полярні характеристики всіх виявлених 103 стійких конформерів, а також конформаційні рівноваги за температури 298,15 K.

Уперше за допомогою квантово-механічного методу на рівні теорії MP2/6-311++G(2df,pd)//DFT B3LYP/6-31G(d,p) проведено вичерпний конформаційний аналіз низькомолекулярної сполуки, що моделює електронейтральний цукрово-фосфатний кістяк (ЦФК) ДНК. Установлено, що з усіх 14 495 можливих конформерів лише 107 є твірними ЦФК А-подібних форм ДНК. Не виявлено модельних А-подібних форм ДНК з нативними значеннями торсійних кутів. Зафіксовано 62 твірних конформера ЦФК В-подібних форм ДНК, 11 з яких мають ідентичний до природного набір номенклатурних торсійних кутів alpha, beta, gamma, delta, epsilon та zeta. Виявлено 803 твірні конформери ЦФК Р-подібних форм ДНК з цукрами C2'-endo та C3'-endo. Решта 1160 структур мають широкий спектр конформацій цукрів, найчисленнішими серед яких є C1'-ехо та C2'-ехо.