Надання надчутливим до температури переходам у біологічних макромолекулах змісту ентропійно-керованих процесів розгортання
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe71.5.419Ключові слова:
термочутливiсть, ентропiйно керованi процеси, бiологiчнi макромолекулиАнотація
Для узгодженого виводу рiвняння, яке характеризує термодинамiчну ймовiрнiсть надчутливих до температури ентропiйно керованих процесiв розгортання використано двоконфiгурацiйне наближення, яке ґрунтується на термодинамiчному пiдходi до опису конформацiйних переходiв у фiзiологiчно значущих бiологiчних макромолекулах. Показано, що з точнiстю до введених параметрiв це рiвняння збiгається з рiвнянням, яке отримано з використанням мiкроскопiчного пiдходу. Результати розрахункiв порiвнюються з експериментальними даними.
Посилання
1. S. Chowdhury, C. Ragaz, E. Kreufer, F. Narberhaus. Temperature-controlled structural alterations of an RNA thermometer. J. Biol. Chem. 278, 47915 (2003).
https://doi.org/10.1074/jbc.M306874200
2. P. Noll, C. Treinen, S. M¨uller, L. Lilge, R. Hausmann, M. Henkel. Exploiting RNA thermometer-driven molecular bioprocess control as a concept for heterologous rhamnolipid production. Sci. Rep. 11, 14802 (2021).
https://doi.org/10.1038/s41598-021-94400-4
3. G. Mahendran, O.T. Jayasinghe, D. Thavakumaran, G.M. Arachchilage, G.N. Silva. Key players in regulatory RNA realm of bacteria. Biochem. and Biophys. Rep. 30, 101276 (2022).
https://doi.org/10.1016/j.bbrep.2022.101276
4. M. Leonarski, M. Jasi'nski, J. Trylska. Thermodynamics of the fourU RNA thermal switch derived from molecular dynamics simulations and spectroscopic techniques. Biochimie. 156, 2 (2019).
https://doi.org/10.1016/j.biochi.2018.09.005
5. K.K. Gola, A. Patel, S. Sen. Tradeoffs in the design of RNA thermometers. Phys. Biol. 21, 044001 (2024).
https://doi.org/10.1088/1478-3975/ad5d6b
6. P. Vaiteikunas, C. Crane-Pobinson, P.L. Privalov. The energetic basis of the DNA double helix: A combined microcalorimetric approach. Nucleic Acids Res. 43, 8577 (2015).
https://doi.org/10.1093/nar/gkv812
7. D. Wagner, J. Rinnenthal, F. Narberhaus, H. Schwalbe. Mechanistic insights into temperature-dependent regulation of the simple cyanobacterial hsp17 RNA thermometer at base-pair resolution. Nucleic Acids Res. 43, 5572 (2015).
https://doi.org/10.1093/nar/gkv414
8. C.A. Angel. Liquid fragility and the glass transition in water and aqueous solutions. Chem. Rev. 102, 2627 (2002).
https://doi.org/10.1021/cr000689q
9. P. Shah, M.A. Gilchrist. Is thermosensing property of RNA thermometers unique? PLoS ONE 5, e11308 (2010).
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0011308
10. A. Cooper. Thermodynamic analysis of biomolecular interactions. Curr. Opin. Chem. Biol. 3, 557 (1999).
https://doi.org/10.1016/S1367-5931(99)00008-3
11. J. Rinnenthal, B. Klinkert, F. Narberhaus, H. Schwalbe. Direct observation of the temperature-induced melting process of the Salmonella fourU RNA thermometer at basepair resolution. Nucleic Acids Res. 38, 3834 (2010).
https://doi.org/10.1093/nar/gkq124
12. B.B. Karki, R.M. Wentzcovitch. High-pressure lattice dynamics and thermoelasticity of MgO. Phys. Rev. B 61, 8793 (2000).
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.61.8793
13. T. Song, Q. Ma, J.H. Tian, X.B. Liu, Y.H. Ouyang, C.L. Zhang, W.F. Su. Debye temperature, thermal expansion, and heat capacity of TcC up to 100 GPa. Materials Res. Bull. 61, 58 (2015).
https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2014.10.010
14. M.V. Volkenstein. Entropy and information. (Birkhauser Verlag AG, 2009).
https://doi.org/10.1007/978-3-0346-0078-1
15. R. Fernandez-Prini. Le Chˆatelier's principle and the prediction of the effect of temperature on solubilities. J. Chem. Educ. 59, 550 (1982).
https://doi.org/10.1021/ed059p550
16. R.L. Kroes, D. Reiss. Properties of TGS aqueous solution for crystal growth. J. Crystal Growth 69, 414 (1984).
https://doi.org/10.1016/0022-0248(84)90351-8
17. A. Manson, J. Sefcik, L. Lue. Temperature dependence of solubility predicted from thermodynamic data measured at a single temperature: Application to α, β, and γ-glycine. Cryst. Growth Des. 22, 1691 (2022).
https://doi.org/10.1021/acs.cgd.1c01217
18. A. Apelblat, E. Manzurola. Solubilities ofo-acetylsalicylic, 4-aminosalicylic, 3,5-dinitrosalicylic, andp-toluic acid, and magnesium-aspartate in water from T = (278 to 348) K. J. Chem. Thermodyn. 31, 85 (1999).
https://doi.org/10.1006/jcht.1998.0424
19. M. Gao, D. Gnutt, A. Orban, B. Appel, F. Righetti, R. Winter, F. Narberhaus, S. Muller, S. Ebbinghaus. RNA hairpin folding in the crowded cell. Angew. Chem. 55, 3224 (2016).
https://doi.org/10.1002/anie.201510847
20. F. Paillusson. Gibbs' paradox according to Gibbs and slightly beyond. Molecular Phys. 116, 3196 (2018).
https://doi.org/10.1080/00268976.2018.1463467
21. A.A. Minakov, C. Schick. Ultrafast thermal processing and nanocalorimetry at heating and cooling rates up to 1 MK/s. Rev. Sci. Instr. 78, 073902 (2007).
https://doi.org/10.1063/1.2751411
22. L.E. Ficke, H. Rodr'ıguez, J.F. Brennecke. Heat capacities and excess enthalpies of 1-ethyl-3-methylimidazoliumbased ionic liquids and water. J. Chem. Eng. Data 53, 2112 (2008).
https://doi.org/10.1021/je800248w
23. M. Kr'olikowska, K. Paduszy'nski, T. Hofman, J. Antonowicz. Heat capacities and excess enthalpies of the (Nhexylisoquinolinium thiocyanate ionic liquid + water) binary systems. J. Chem. Thermodynamics 55, 144 (2012).
https://doi.org/10.1016/j.jct.2012.06.030
24. A. Esmaelli, H. Hekmatmehr, M. Moheisen, S. Atashrouz, A. Abedi, A. Mohaddespour. Heat capacity of ionic liquids: Toward interpretable chemical structure-based machine learning approaches. J. Chem. Inf. Model. 65, 4010 (2025).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
