Мас-спектрометричне і квантово-хімічне вивчення взаємодії азотистих основ з аніоном хлору і катіоном натрію
Анотація
В рамках молекулярно-біофізичної проблеми взаємодії азотистих основ нуклеїнових кислот з аніонами виконано мас-спектрометричне і квантово-хімічне дослідження взаємодії підстав з аніоном Cl -, для порівняння, з катіоном Na +. За допомогою методу вторинно емісійної мас-спектроскопіі показана можливість утворення асоціатів аніону Cl - з азотистими основами і їх стабілізації в газовій фазі. АЬ тШо квантово-хімічні розрахунки методом МР2/6-311++G* дозволили визначити енергії взаємодії (кДж*моль-1) підстав з аніоном Cl -. які утворюють для найбільш вигідних конформацій ряд: Cyt (-120.5) < Ade (128.0)) < Thy (128.7) < Ura (132.8) < Gua (144.5).
Комплекси азотистих основ з катіоном Na + по стабільності шикуються в ряд: Thy (-139.2) < Ura (-140.2) < Ade (-141.0) < Cyt (-206.3) < Gua (-220.8). ). Енергії взаємодії Ura, Thy, Ade з різнополярними іонами Cl – і Na + близькі за величиною, в той час як для Cyt і Gua енергія взаємодії з натрієм більш ніж в півтора рази вище, ніж з хлором. Виділено енергетично вигідні конформації азотистих основ з аніонами, які збігаються з аналогічними структурними елементами, виявленими в кристалах нуклеїнових кислот рентгеноструктурним методом.
Завантаження
Посилання
Зенгер В. Принципы структурной организации нуклеиновых кислот. М. Мир. 1987. 584 с.
Благой Ю.П., Галкин В.Л., Гладченко Г.О. и др. Металлокомплексы нуклеиновых кислот в растворах. К. Наук. Думка. 1991. 272с.
Cerda B.A., Wesdemiotis C. Li+, Na+, and K+ binding to the DNA and RNA nucleobases. Bond energies and attachment sites from the dissociation of metal ion-bound heterodimers // J. Am. Chem. Soc 1996. V. 118. P 11884-11892.
Rodgers M.T., Armentrout P.B. Noncovalent interactions of nucleic acid bases (uracil, thymine, and adenine) with alkali metal ions. Threshold Collision-induced dissociation and theoretical studies. // J. Am. Chem. Soc. 2000. V 122. P. 8548-8558
Burda J.H., Sponer J., Hobza P. Ab initio study of the interaction of guanine and adenine with various mono- and bivalent metal cations (Li+ Na+ K+ Rb+ Cs+, Cu+, Ag+ Mg2+ Ca2+ Sr2+, Ba2+ Zn2+ Cd2+, and Hg2+). // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. P. 7250-7255.
Schalley C. A. Molecular recognition and supramolecular chemistry in the gas phase. // Mass Spectrom. Rev. 2001. V. 20. P. 253-309.
Rochut S., Pepe C, Paumard J.-P., Tabct J.-C. A computational and experimental study of cation affinity (Na+) of nucleobases by electrospray ionization ion trap mass spectrometry. // Rapid Commun. Mass Spectrom. 2004 V. 18. P. 1686-1692.
Russo N., Toscano M., Grand A. Bond Energies and Attachments Sites of Sodium and Potassium Cations to DNA and RNA Nucleic Acid Bases in the Gas Phase.// J. Am. Chem. Soc. 2001. V. 123. P. 10272 -10279.
Ivanov V.I. Minchenkova L.E, Minyat E.E., Frank-Kamenetskii M.D. Schyolkina A.K. The B to A transition of DNA in solution. // J. Mol. Biol. 1974. V. 87. P. 817-833.
Aufftnger P., Bielecki L. Anion binding to nucleic acids. // Structure. 2004. V. 12. P. 379-388.
Feig M. Pettitt M. Sodium and chlorine ions as part of the DNA solvation shell. // Biophys. J. 1999. V. 77. P. 1769-1781
Klein D.J., Schmeing T.M., Moore P.B.. Steitz T.A. The kink-turn: a new RNA secondary structure motif. // EMBO J.2001. V. 20. P. 4214-4221.
Bullock T.L., Sherlin L.D., Perona J.J. Tertiary core rearrangements in a tight binding transfer RNA aptamer. // Nat.Struct. Biol. 2000. V. 7. P. 497-504.
Correll C.C., Beneken J.. Plantinga M.J., Lubbers M. Chan Y.L. The common and the distinctive features of the bulged-G motif based on a 1.04 A resolution RNA structure. // Nucleic Acids Res. 2003. V. 31. P. 6806-6818.
Cai Y., Concha M.C., Murray J.S., Cole R.B. Evaluation of the role of multiple hydrogen bonding in offering stability to negative ion adducts in electrispray mass spectrometry. // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2002. V. 13. P. 1360-1369.
Mautner M. The Ionic Hydrogen Bond. //Chem. Rev. 2005. V. 105. P. 213-284.
Mautner M. Ionic hydrogen bond and ion solvation. 6. Interaction energies of the acetate ion with organic olecules. Comparison of CH3COO- with CI-, CN-, and SH. // J. Am. Chem. Soc. 1988. V. 110. P. 3854-3858.
Drew H., Takano T., Tanaka S., Itakura K., Dickerson R.E. High-salt d(CpGpCpG), a left-handed Z' DNA double helix // Nature. 1980. V. 286. P. 567-573.
Kosevich M.V. Low temperature secondary emission mass spectrometry. Cryobiological applications // Eur. Mass Spectrom. 1998. V.4. P. 251-264.
Blagoi Yu.P., Sheina G.G., Ivanov A.Y., Radchenko E.D., Kosevich M.V., Shelkovsky V.S., Boryak O.A., Rubin Yu.V. Low-temperature experimental studies in molecular biophysics: a review //Low-Temperature Physics. 1999. V. 25. P. 747-459.
Kosevich M.V., Zobnina V.G., Boryak O.A., Shelkovsky V.S., Gomory A., Vekey K. Study of amino acid valine
solution in ethylene glycol cryoprotector at low temperatures by means of secondary ion mass spectrometry // Mass-Spectrometria (Russ). 2006. V. 3. P. 33-42.
Gaussian 03, Revision A.I, M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J.A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone. B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene. X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B.B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith. M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, and J. A. Pople, Gaussian. Inc.:Pittsburgh PA, 2003.
Чаговец В.В., Косевич М.В., Степанян С.Г., Боряк О.А., Шелковский В.С, Орлов В.В., Карачевцев В.А. Квантово-химические расчеты взаимодействия этиленгликоля с ионами натрия и хлора // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, Біофізичний Вісник. 2004. Т. 637, Вып.1-2(14). С.56-70.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
