Молекулярна структура та взаємодії у наночастинках компонентів нуклеїнових кислот: неемпіричні розрахунки
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe57.7.723Ключові слова:
-Анотація
Самоасоціати компонентів нуклеїнових кислот (стекинг тримери та тетраметри основ нуклеїнових кислот) та короткі фрагменти нуклеїнових кислот є наночастинками (їхні лінійні розміри більше 10 Å). Сучасні квантово-механічні методи та програми дозволяють здійснювати розрахунки систем, що містять 150–200 атомів, із достатньо великим базисом (наприклад, 6-31G*). Метою роботи є виявлення особливостей молекулярної та електронної структур, енергетичних характеристик наночастинок компонентів нуклеїнових кислот.
Нами виконано неемпіричні розрахунки молекулярної структури та взаємодій в стекинг димері та тримері пар нуклеотидів, а також в стекинг димері, тримері та тетраметрі пар основ нуклеїнових кислот.
Проведені розрахунки молекулярної структури димеру та тримеру пар нуклеотидів показали, що міжплощинна відстань в структурах, що вивчалися, в середньому дорівнювала 3,2 Å, кут спіральності в тримері – 30º, відстань між атомами фосфору в сусідніх ланцюгах 13,1 Å. Також розраховані енергії горизонтальних взаємодій у цих димерах та тримерах.
Ми зробили детальний аналіз міжплощинних відстаней і кутів між основами та їх парами у стекинг димері, тримері та тетраметрі пар основ нуклеїнових кислот. Аналіз горизонтальних і вертикальних взаємодій в розрахованих коротких олігомерах пар основ нуклеїнових кислот показав значну роль перехресних взаємодій у стабілізації вивчених структур. Внесок перехресних взаємодій в горизонтальні взаємодії збільшується з подовженням олігомеру. Показано, що у складі наночастинок їхні компоненти отримують електричний заряд. В електронних спектрах наночастинок можуть з'явитись довгохвильові малоінтенсивні смуги.
Посилання
E.J. Bylaska et al., NWChem, A Computational Chemistry Package for Parallel Computers, Version 5.1 (Pacific Northwest Nat. Lab., Richland, 2007).
M.S. Gordon and M.W. Schmidt, in Theory and Applications of Computational Chemistry: the First Forty Years, edited by C.E. Dykstra, G. Frenking, K.S. Kim, and G.E. Scuseria (Elsevier, Amsterdam, 2005), p. 1167.
M.J. Frisch et al., Gaussian 03, Revision E.01 (Gaussian, Wallingford, CT, 2004).
Р. Hobza and J. Sponer, J. Chem. Rev. 99, 3247 (1999) and references therein.
https://doi.org/10.1021/cr9800255
P. Jurecka and P. Hobza, J. Am. Chem. Soc. 125, 15608 (2003).
https://doi.org/10.1021/ja036611j
P. Jurecka, J. Sponer, J. Cerny, and Р. Hobza, Phys. Chem. Chem. Phys. 8, 1985 (2006).
https://doi.org/10.1039/B600027D
J. Sponer, P. Jurecka, I. Marchan, F.J. Leque, M. Orozco, and P. Hobza, Europ. J. Chem. 12, 2854 (2006).
https://doi.org/10.1002/chem.200501239
M. Kabelac, E.C. Sherer, C.J. Cramer, and P. Hobza, Europ. J. Chem. 13, 2067 (2007).
https://doi.org/10.1002/chem.200601007
M. Kabelac, H. Valdes, E.C. Sherer, C.J. Cramer, and P. Hobza, Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 5000 (2007).
https://doi.org/10.1039/b707182e
M. Pitonak, P. Neogrady, and P. Hobza, Phys. Chem. Chem. Phys. 12, 1369 (2010).
https://doi.org/10.1039/B919354E
I. Daübkowska, H. Gonzalez, P. Jurecka, and P.Hobza, J. Phys. Chem. A 109, 1131 (2005).
Yu.V. Rubin, L.F. Belous, A.A. Yakuba, A.L. Golovinsky, and Yu.V. Savin, in Proceedings of Int. Conf. "Parallel Comput. Technologies" (YUUGU, Chelyabinsk, 2009), p. 667.
Y. Zhao, G. Donald, and D. Truhlar, J. Chem. Phys. 125, 194101/1 (2006).
https://doi.org/10.1063/1.2370993
J. Gu, J. Wang, J. Leszczynski, Y. Xie, F. Henry, and H.F. Schaefer, Chem. Phys. Lett. 459, 164 (2008).
https://doi.org/10.1016/j.cplett.2008.05.049
B. Besler, K. Merz, and P. Kolman, J. Comput. Chem. 11, 431 (1990).
https://doi.org/10.1002/jcc.540110404
G.A. Zhurko, Chem. Craft. Tool for treatment of chemical data. Version 5.1.
W. Saenger, Principles of Nucleic Acid Structures (Springer, New York, 1984). https://doi.org/10.1007/978-1-4612-5190-3
L.D. Landau and E.M. Lifshitz, Quantum Mechanics. Non-Relativistic Theory (Pergamon Press, New York, 1980).
Yu.V. Rubin and S.А. Egupov, Biofiz. 32, 377 (1987). https://doi.org/10.1016/S0166-9834(00)80652-1
J.A. Aquino, D. Nachtigallová, P. Hobza, D.G. Truhlar, C. Haettig, and H. Lischka, J. Comput. Chem. 32, 1217 (2011). https://doi.org/10.1002/jcc.21702
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
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}
