Нуклеиновые кислоты Нуклеиновые кислоты (НК) – это высокомолекулярные линейные полярные биополимеры, полинуклеотиды, которые построены из нуклеотидных остатков. 2 типа нуклеиновых кислот 1. дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК 2. рибонуклеиновая кислота – РНК

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 ДезоксирибозаОртофосфорная 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 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 Спираль ДНК Виток Большая бороздка Малая бороздка

Регулярные формы спирали ДНК В-формаА-форма

Регулярные формы спирали ДНК В-формаА-форма

Торсионные углы НК или

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

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 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 GGCGACUGGUGAGUACGCC

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

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

Зачем нужно знать вторичную структуру РНК?

Моделирование структуры

Вопросы?