Нуклеиновые кислоты

ДНК
Расшифровка аббревиатуры ДНК
ДНК – линейный сополимер ортофосфорной кислоты
и дезоксирибозы.
ДНК – открытие и выделение «нуклеина» из ядер
(нуклеус) лейкоцитов Ф. Мишером 1869 г.
ДНК – линейный сополимер на основе
ортофосфорной кислоты.

Дезоксирибоза и ортофосфорная кислота образуют сахарофосфатный остов
Дезоксирибоза
Ортофосфорная кислота

Основания
e

Основания связаны с сахаром N-гликозидной связью
Дезоксирибоза
Ортофосфорная кислота
основание
+ 2 В
N-гликозидная связь

Нуклеотид ДНК
Дезоксирибоза
Ортофосфорная кислота
основание
N-гликозидная связь

Нуклеотид и нуклеозид

Номенклатура стандартных азотистых оснований, нуклеозидов и нуклеотидов

Нуклеотид РНК
рибоза
Ортофосфорная кислота
основание
N-гликозидная связь

Псевдоуридин-5’-фосфат
рибоза
Ортофосфорная кислота
основание
гликозидная связь

ДНК

ДНК

Неканонические взаимодействия

Структура ДНК

Структура ДНК
Структура ДНК впервые была предложена Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 на основе результатов РСА низкого разрешения.
Основные свойства
1. Две антипараллельные цепи.
2. ДНК − это двойная спираль.
3. Имеет две оси симметрии.

Два типа взаимодействий гетероциклических оснований в ДНК
1. Компланарные взаимодействия (в одной плоскости). В основном реализуются как водородные связи.
2. Стопочные взаимодействия основаны на Ван-дер- Ваальсовых взаимодействиях.

Спираль ДНК
Виток
Большая бороздка
Малая бороздка

Регулярные формы спирали ДНК
В-форма
А-форма

Регулярные формы спирали ДНК
В-форма
А-форма

Торсионные углы НК
или
или

Конформация дезоксирибозы
В-форма ДНК
А-форма ДНК
C2'-endo
С3`-endo
С2`
С3`
С3`
С2`

Условия существования различных форм
Разные формы ДНК переходят друг в друга при изменении условий внешней среды:
В-форма стабильна при нормальных физиологических условиях
дегидратация, понижение относительной влажности до 75% инициирует переход B⇒A.
Пример: смеси вода-этанол(метанол) при росте доли спирта > 75% , переход B⇒A

Так ли проста структура ДНК?

Структура РНК

Структура РНК
Основные свойства
1. Одно-цепочечная молекула.
2. В клетке найдено множество видов РНК и каждый из них имеет специфичную функцию и структуру.
Основные типы: рРНК, мРНК, тРНК, …

РНК и ДНК

Почему важна структура РНК?
1. Структура РНК определяет функцию:
а) регуляторную;
б) структурную;
в) каталитическую (рибозимы);
2. Некоторые вирусы имеют РНК геном (HIV,грипп).

Вторичная структура РНК

Вторичная структура
Петля (loop)
Внутренняя Петля
(Internal loop)
Стебель
(stem)
мультипетля
(junction)
Выпетливание
(Bulge)
Псевдоузел
(Pseudoknot)

Возможность предсказания вторичной структурой

Расчёт энергии структуры по алгоритму Зукера
UU Петля +5.9 Ккал/моль
A A
G C Стэкинг+Пара –2*2.9 Ккал/моль
G C
A Выпетливание + 3.3 Ккал/моль
G C Стекинг+Пара –1.8 Ккал/моль
U A -0.9 Ккал/моль
A U -1.8 Ккал/моль
C G -2.1 Ккал/моль
A U 3’
A Неструктурированный 5` конец 0 Ккал/моль
A
5’
ΔG = -3.2 Ккал/моль

РНК, структуру которых практически невозможно предсказать алгоритмом Зукера
РНК связанная с белками
Длинные РНК
Псевдоузлы

Зачем нужно знать вторичную структуру РНК?

Моделирование структуры
http://195.208.219.163