Вы здесь

Главная

Особенности строения водной оболочки азотистых оснований. Компьютерное моделирование

ID_Статьи: 
17.00

Водная среда является важнейшим фактором, определяющим пространст­венную структуру и биохимические свойства ДНК. Заметную роль здесь играют взаимодействия между молекулами воды и азотистыми основаниями, так как именно последовательностью оснований кодируется генетическая информация. Особенности структуры водной оболочки оснований, выявленные с помощью моделирования, могут стать ключом к пониманию механизмов взаимодействия нуклеиновых кислот с белками и другими биологически активными моле­кулами. Методом Монте-Карло (процедура Метрополиса для NVT-ансамбля) проведено моделирование гидратации метилпроизводных (пуринов по N9 и пиримидинов по N1) азотистых оснований нуклеиновых кислот и их ком­плементарных (по Уотсону-Крику) пар при комнатной температуре. На системы, состоящие из азотистого основания или комплементарной пары и 400 молекул воды, налагались периодические граничные условия. Энергии межмолекулярных взаимодействий вычислялись с помощью атом-атомных потенциальных функций. Рассчитаны некоторые структурные и энергетические характеристики рассмотренных систем (энергии гидратации, количества водородных связей гидрофильных атомов с молекулами воды, вероятности образования между такими атомами цепочек из нескольких молекул воды, соединенных водо­родными связями и др.). Построены карты пространственного распределения молекул воды вокруг оснований и их комплементарных пар (шаг трехмерной сетки 0.25Е). Анализ этих карт показал, что пространство возле гидрофильных атомов оснований характеризуется значительными (в десятки раз) перепадами локальной плотности воды, в то время как вблизи гидрофобных участков молекулы воды распределены относительно равномерно. Молекулы воды, образующие Н-связи с атомами оснований, занимают дискообразную область пространства возле протонов или формируют около азотов и карбонильных кислородов бананообразную структуру (перпендикулярно плоскости оснований).

 

Лемешева Ю.С., Теплухин А.В.

Институт математических проблем биологии, Пущино