Биофизическая химия. Том 2 - Кантон Ч.
Скачать (прямая ссылка):
двух взаимодействий между соседними основаниями и от взаимодействия между
основаниями,
11 Наличие множителей 2 и 3 в левых частях уравнений (8.22) - (8.24)
связано с тем, что измеряемый КД выражается в единицах, приходящихся на
один моль остатков. Истинная молярная эллиптичность димера больше этой
величины.
ДРУГИЕ ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
81
расположенными через одно, А и U:
3[$АрСриМ] = + ШЩ + [0и(А)] + /дс(^) + ^слД) + ^au(^) ¦ (8.24)
Предположим, что взаимное расположение соседних оснований в тримере и
димере одинаково. В таком случае взаимодействие между соседними
хромофорами в этих двух структурах также будет примерно одинаковым: =
'ас(М. /си(М = /си(Х). Посколь-
ку энергия этих взаимодействий уменьшается с расстоянием, взаимодействием
между расположенными через одно основаниями в стопкообразных спиралях
можно пренебречь. Тогда из простого сопоставления выражений (8.22)-(8.24)
получим
3[0АрСргД)] = 2[0арсМ] + 21А,р|Д)] - [0С(2)] (8.25)
Из этого уравнения следует, что можно оценить КД тримера ApGpU, измерив
спектры КД двух димеров, ApG и GpU, и мономер" U. Точно такие же
выражения применимы и в случае спектров ДОВ и поглощения. Пример подобных
расчетов представлен на рис. 8.10. Их результаты оказываются довольно
хорошими. Заметим, что другие вычисления и эксперименты свидетельствуют о
высокой чувствительности КД к последовательности оснований в
олигонуклеотидах. Эта чувствительность и является причиной того, почему
для расчетов спектров олигонуклеотидов необходимы относительно более
сложные подходы.
Общий подход, основанный на использовании уравнения (8.25), может быть
распространен на полимерные молекулы ДНК и РНК. При этом необходимо
рассмотреть структуры по меньшей мере трех типов. Спектр беспорядочного
клубка можно получить простым сложением спектров (с определенными весами)
четырех мономеров. Спектр одноцепочечной стопкообразной спирали
определяется вкладами от каждого из 16 возможных динуклеотидов, взятыми с
весами, которые отвечают частотам их встречаемости. Двухцепочечные
спирали рассматриваются аналогичным образом, но учитывается еще 10
возможных двухцепочечных димеров (ApG образует пару с CpU и т. д.).
Поскольку такие комплексы слишком нестабильны, чтобы их спектры можно
было прямо измерить, их оптические свойства приходится оценивать по
данным для двухцепочечных молекул большего размера. Это делается точно
таким же способом, как при получении полипептидных базисных спектров из
спектров белков.
Чтобы рассчитать КД такой молекулы, как тРНК, которая содержит как двух-,
так и одноцепочечные участки, приходится учитывать до 30 различных
вкладов. Столь полное рассмотрение редко удается провести. Можно
упростить задачу, объединив все эти вклады в два усредненных спектра,
отвечающие одно- и двухцепочечным участкам, однако такой подход
оказывается полезным лишь для полуколичественных оценок и недостаточно
точен, чтобы с его помощью определить истинное число пар оснований в
тРНК. Реальное упрощение возможно при рассмотрении РНК большего размера,
поскольку здесь влияние разных сочетаний оснований в значительной степени
усредняется.
В случае ДНК применим несколько иной подход, так как здесь длина молекулы
достаточно велика и можно пренебречь концевыми эффектами. Когда молекула
является строго двухцепочечной, имеется восемь линейно независимых
базисных спектров, которые могут быть получены из спектров
полинуклеотидов с регулярной последовательностью. КД природных ДНК
удается оценить достаточно надежно, если вычисления основываются на
спектрах ДНК, которые содержат в обеих цепях как пурины, так и
пиримидины. Такие полимеры, как poly(dA • dT), не подходят для получения
базисных спектров, поскольку их структура в общем отличается от структуры
природных ДНК. Например, если бы структур" трех приведенных ниже
синтетических полимеров была одинаковой, то должно было бы выполняться
следующее соотношение:
6-84
[0]-1О-4,град . см2.дмоль-1 Гд].10-",град . см2 -дмоль-1
82
ГЛАВА 8
260 А., нм
РИС. 8.10. Спектры КД двух дезокситри-нуклеозиддифосфатов: dApTpT
(А) и
dGpTpT (?)- I - экспериментально полученные спектры, II - спектры,
построенные при помощи полуэмпирического метода, описанного в тексте, III
- результат суммирования спектров составляю-" 210 260 310 ших
мономеров. [C.R.Cantor et al.,
X, нм Biopolymers, 9, 1059 (1976).]
КД 3[0ро1у
dAAT ¦ с5ТТа] - 2[бро1у dAT ¦ dTA] + [^poly dA • Лт]
Структура . • - А АТ А АТ А АТ............АТ АТ АТ АТА.........ААААААААА-
• ¦
¦ • ТТ ATT ATT А..................ТАТАТАТАТ.........ттттттттт...
(8.26)
ДРУГИЕ ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
83
Однако уравнение (8.26) не очень хорошо описывает экспериментальные
результаты, очевидно, потому, что dA ¦ dT отличается по своей структкуре
от двух других спиралей.
ПРИМЕНЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ПРИ ЭМПИРИЧЕСКИХ РАСЧЕТАХ
Во многих случаях знаний о хромофорах оптически активной системы
недостаточно для надежного предсказания спектра КД, так же как данных по
