Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 1 - Д. Мецлер 1980

Молекулы, из которых мы состоим
Нуклеиновые кислоты
Конформации нуклеотидов

Фуранозное кольцо рибозы и дезоксирибози может принимать целый ряд конформаций типа «конверта» и других неплоских «скошенных» конформаций. Обычно либо атом С-2', либо атом С-3' выходят из плоскости других четырех атомов кольца. Если этот атом углерода расположен выше кольца, т. е. находится от него со стороны основания, то конформацию кольца называют эндо, если же он лежит ниже кольца, то получаетсяэкзо-конформация (рис. 2-22,А). Свободные нуклеотиды находятся преимущественно в С(2')-эндо- и С(3')-эндо-конформациях, однако в В-форме ДНК, по всей вероятности, реализуется конформация С (3')-экзо [65]. Скошенные конформации типа С(2')-эндо-С(3')-экэо (рис. 2-22,А) и конформации конверта легко переходят одна в другую [66, 67].

Ориентация основания относительно сахара определяется значением торсионного угла % (рис. 2-22, Б и В). Для нуклеотидов единая система обозначений торсионных углов пока отсутствует, нет и единого соглашения относительно того, какие углы принимать за 0°. Так, угол % задается по меньшей мере двумя способами, как это видно из рис. 2-22. Часто считается, что угол равен 0° при такой конформации, в которой связь С(2)—N(1) пиримидина или С(4)—N(9) пурина находится в цис-положении относительно связи С(1')—О (1') в сахаре [66], причем значения угла (обозначенного через χ’ на рис. 2-22,Б) лежат в интервале от 0 до 360°. В другом варианте нулевой угол соответствует цис-положению указанной выше связи в основании относительно связи С (1')—С (2') в сахаре; в этом случае угол χ изменяется в пределах от — 180° до + 180° (рис. 2-22,В) [65].

Измеренные значения угла χ различны для разных нуклеотидов; наиболее типично значение ~ 127°. В такой анти-конформации группы СО и NH во 2-м и 3-м положениях пиримидинового кольца (или в положениях 1, 2 и 6 пуринового кольца) смещены в сторону от сахарного кольца, тогда как в сим-конформации (что соответствует повороту на 180°) эти группы располагаются над кольцом. Нуклеотиды как в свободном состоянии, так и в составе нуклеиновых кислот находятся в основном в анти-конформации.

Чтобы задать конформацию остова полинуклеотида, требуется еще пять торсионных углов [65—70] (рис. 2-22,Г). Углы ω, ξ и θ определяют расположение групп в молекуле нуклеотида, а φ и ψ имеют тот же смысл, что и в полипептидных и полисахаридных цепях. Набор значений, которые могут принимать углы ω, ξ и θ, крайне ограничен. Еще один торсионный угол о располагается внутри сахарного кольца (рис. 2-22, Г) и определяет положение атома С-3'. В С(3')-эндоконформации а = 80±10°, a в С(3')-экзо конформации В-формы ДНК он составляет ~156°.

РИС. 2.22. Конформационные свойства нуклеозидов. А. Несколько возможных конформаций рибозного или дезоксирибозного кольца нуклеозида [66]. Б. Вид на нуклеозид вдоль линии связи N—С, соединяющей пиримидиновое основание с сахарным кольцом. Угол χ' может пробегать значения от 0 до 360°. К син-конформациям относят те конформации, для которых χ принимает значения, расположенные на жирной полуокружности [66]. В. Второй вариант соглашения определений торсионного угла относительно гликозидной связи С—N. Угол χ меняется от 0 до ±180°. Показана анти-конформация нуклеозида. Г. Обозначения конформационных углов остова полинуклеотида [68]. (Отметим, что имеются еще по меньшей мере четыре другие системы обозначения этих углов [70].)