Новости химической науки > Самоорганизованная спираль из нуклеотидов

Определена химическая структура, над расшифровкой которой биохимики трудились уже более чем полвека – строение самоорганизованных ассоциатов 5′-гуанозинмонофосфата (5′-GMP).

Информация, полученная при расшифровке структуры, может оказаться полезной для выяснения того, как мономеры-нуклеотиды предорганизуются для образования ковалентно-связанных олигомеров нуклеиновых кислот, что, в свою очередь, сможет пролить свет на некоторые особенности пребиотических химических процессов.

Квадруплетная спираль 5′-GMP с ионами натрия (сферы) и четырьмя водородно-связанными «жгутами» (различные нуклеотиды обозначены различными цветами. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja809258y)

В 1962 Дэвид Дэвич (David R. Davies) с группой исследователей из Национального Института Здоровья изучали организацию GMP-нуклеотидов. Тогда рентгеноструктурные исследования показали, что нуклеотиды образуют квартеты-G (G-quartets) – плоские фрагменты, содержащие по четыре водородно-связанных нуклеотида. Исследователи предполагали, что организация ассоциата в целом должна быть спиральной. Тем не менее, точная структура таких ассоциатов не была выяснена, несмотря на то многократные попытки различных групп определить эту структуру.

Профессор Ганг Ву (Gang Wu) из Королевского Университета Онтарио определил строение ассоциатов нуклеотидов 5′-GMP в растворе в присутствии ионов натрия, использовав метод многомерного ЯМР.

Исследования показывают, что квартеты-G укладываются в стопки, образуя четырехцепочечную спираль, причем плоскость, в которой лежит один квартет, отходит от плоскости предыдущего квартета на 30 º. Ионы натрия располагаются вдоль центральной оси спирали. В отличие от молекул нуклеиновых кислот квартеты связаны друг с другом не за счет фосфодиэфирных связей, а за счет водородных связей и ион-дипольных взаимодействий.

По словам профессора Кристиана Детелье (Christian Detellier), также внесшего свой вклад в поиск правильной структуры, работа его коллег представляет убедительный и, возможно, окончательный ответ на вопрос о самоорганизации нуклеотидов. Он добавляет, что работа канадских коллег открывает простор для новых исследований – например, следует еще изучить как роль катиона в процессе самоорганизации, так и роль ассоциатов в пребиотической химии.

Источник: J. Am. Chem. Soc., DOI: 10.1021/ja809258y

метки статьи: #биохимия, #нанотехнологии, #органическая химия, #физическая химия