Принципы структурной организации нуклеиновых кислот

Оглавление

Предисловие редактора перевода [5] Предисловие [9] Глава 1. Почему мы изучаем структуру нуклеотидов и нуклеиновых кислот? [11] Глава 2. Термины, необходимые для описания структуры нуклеиновых кислот [21] 2.1. Основания, нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты: номенклатура и символы [21] 2.2. Система нумерации атомов [26] 2.3. Торсионные углы и интервалы их значений [27] 2.4. Определение торсионных углов в нуклеотидах [29] 2.5. Конформация сахарного кольца. Цикл псевдовращения [30] 2.6. Син/анти-конформация. Вращение вокруг гликозидной связи [33] 2.7. Ориентация относительно связи С(?)—С(?) [35] 2.8. Параметры спирали. Система водородных связей между основаниями [37] Краткое содержание [40] Глава 3. Методы: рентгеновская кристаллография, расчеты потенциальной энергии и спектроскопия [41] 3.1. Анализ кристаллической структуры малых молекул [41] 3.2. Расчеты потенциальной энергии [51] 3.3. Кристаллография макромолекул [54] 3.4. Определение структуры волокон [56] 3.5. Спектроскопические методы [61] Краткое содержание [63] Глава 4. Структура и конформационные свойства оснований, фуранозных сахаров и фосфатных групп [65] 4.1. Геометрия оснований [65] 4.2. Основные конформации сахара [69] 4.3. Факторы, влияющие на конформацию фуранозы [78] 4.4. Длины связей и валентные углы в фуранозах [82] 4.5. Конформации син и анти [84] 4.6. Высокая-анти (—ск)-конформация [91] 4.7. Факторы, влияющие на соотношение между син- и анти-конформерами. Исключительное положение гуанозина [92] 4.8. Ориентация относительно связи С(?)—С(?) [94] 4.9. Факторы, влияющие на ориентацию относительно связи С(?)—С(?) [96] 4.10. «Жесткий нуклеотид» [97] 4.11. Фосфомоно-, фосфодиэфирные группы и пирофосфатная связь. Характер связи и геометрия [98] 4.12. Ориентация относительно эфирных связей С—О и Р—О [104] 4.13. Корреляция между торсионными углами в нуклеотидах и нуклеиновых кислотах [113] 4.14. Спираль или неспиральная структура, а если спираль, то какая именно? [114] Краткое содержание [118] Глава 5. Физические свойства нуклеотидов: плотность заряда, рК, спектры и таутомеризация [122] 5.1. Плотность заряда [122] 5.2. рК оснований, сахаров и фосфатных групп. Места нуклеофильной атаки [124] 5.3. Таутомерия оснований [129] Краткое содержание [133] Глава 6. Силы, стабилизирующие ассоциаты оснований: водородные связи и стэкинг-взаимодействие [134] 6.1. Свойства водородных связей [134] 6.2. Типы водородных связей между основаниями: симметрия полинуклеотидных комплексов [137] 6.3. Детальная геометрия уотсон-криковских и хугстеновских пар оснований [141] 6.4. Образование пар оснований с точки зрения термодинамики, кинетики и законов квантовой химии: электронная комплементарность [143] 6.5. Вертикальные взаимодействия между основаниями [151] 6.6. Термодинамика стэкинг-взаимодействия [153] 6.7. Силы, стабилизирующие стэкинг оснований: гидрофобные связи и лондоновские дисперсионные силы [156] 6.8. Образование и разрушение двойной спирали происходят кооперативно [160] 6.9. Таутомерия пар оснований и «качание»: структурные аспекты спонтанных мутаций и генетический код [171] Краткое содержание [177] Глава 7. Модифицированные нуклеозиды и нуклеотиды; нуклеозидди- и нуклеозидтрифосфаты; коферменты и антибиотики [178] 7.1. Ковалентные связи между основанием и сахаром, фиксирующие их в определенной конформации; эталоны для спектроскопических методов [178] 7.2. Циклические нуклеотиды [185] 7.3. Нуклеозиды с модифицированным сахаром: галогензамещенные, арабино- и (?)-нуклеозиды [193] 7.4. Модифицированные основания: алкилирование аминогрупп (цитокинины) и эндоциклических атомов азота, тиокетозамещение, дигидроуридин, тиминовые димеры, азануклеозиды [200] 7.5. Хиральный атом фосфора в нуклеозидфосфотиоатах [208] 7.6. Пирофосфатная группа в составе нуклеозидди- и нуклеозид-трифосфатов, а также нуклеотидных коферментов [211] 7.7. Нуклеозидные антибиотики: пуромицин [216] Краткое содержание [218] Глава 8. Связывание иоиов металлов с нуклеиновыми кислотами [220] 8.1. Влияние связывания ионов металлов на биологические свойства нуклеиновых кислот [220] 8.2. Способы связывания ионов металлов с нуклеотидами и предпочтительные места координационного связывания [222] 8.3. Координационное связывание платины [231] 8.4. Координационное связывание ионов металлов с нуклеозидди- и нуклеозидтрифосфатами: номенклатура геометрии бидентатных (?)/(?) и тридентатных (?)/(?)/эндо/экзо хелатов [232] Краткое содержание [239] Глава 9. Полиморфизм ДНК и структурный консерватизм РНК. Классификация А-, В- и Z-типов двойных спиралей [240] 9.1. Полиморфизм двойных спиралей [241] 9.2. Два семейства правых полинуклеотидных спиралей: А и В [247] Краткое содержание [259] Глава 10. Структура РНК [260] 10.1. Двойные спирали А-РНК и А'-РНК сходны между собой [261] 10.2. В тройных спиралях РНК одновременно образуются уотсон-криковские и хугстеновские пары [261] 10.3. Двойная спираль с параллельными цепями и хугстеновскими парами, образованная poly(U) и 2-замещенным poly (А) [265] 10.4. Двойные мини-спирали, образованные ApU и GpC [267] 10.5. Повороты и изгибы в структуре UpAH(?) [269] Краткое содержание [271] Глава 11. Структура ДНК [272] 11.1. А-ДНК, единственная представительница А-семейства. Три кристаллических олигонуклеотида А-типа: d(CCGG), d(GGTATACC) и d(GGCCGGCC) [273] 11.2. В-форма полимерных молекул ДНК и додекануклеотида d (CGCGAATTCGCG). Знакомство с двойными спиралями В-семейства [280] 11.3. «В-ДНК с чередованием конформаций» и тетрануклеотид d(pATAT); d(TpA)-динyклeoзидфocфaт, образующий спиралеподобную структуру [284] 11.4. Уникальная конформационно жесткая двойная спираль poly (dA)(?)poly(dT) и ее переход в тройную спираль [292] 11.5. Двойная спираль С-типа у природных ДНК и синтетических полинуклеотидов [292] 11.6. D-форму образуют только ДНК, содержащие участки с чередующейся А,Т-последовательностью, и ДНК фага Т2 [296] 11.7. Гибриды ДНК-РНК образуют только двойные спирали типа А- и А'-РНК. Полимеры и олигомер r(GCG)d(TATACGC). В-спираль poly(A)(?)poly(dT) [300] Краткое содержание [303] Глава 12. Левые комплементарные двойные спирали абсурд? Нет, это семейство Z-ДНК [304] 12.1. Кристаллические структуры oligo(dC—dG)-левые двойные спирали [305] 12.2. Экстраполяция структурных данных по олигонуклеотидам на случай полинуклеотидов. Z-семейство ДНК: Z-, Z(?)-, Z(?) и Z'-ДНК [312] 12.3. Левая спираль Z-ДНК в волокнах трех полидезоксинуклеотидов с чередующейся последовательностью [315] 12.4. Факторы, стабилизирующие Z-ДНК [315] 12.5. Имеют ли Z-ДНК биологическое значение? [316] Краткое содержание [318] Глава 13. Структура синтетических гомополимеров [319] 13.1. Правые одноцепочечные спирали со стэкинг-взаимодействи-ем оснований, обнаруженные у полинуклеотида poly (С) и у его О(?)-метилированного аналога [321] 13.2. Одноцепочечные спирали poly (А) 9-го и 2-го порядков с основаниями «внутри» и «снаружи» [324] 13.3. Двойная спираль poly (AH(?))(?)poly (АН(?)) с параллельными цепями, образующаяся при кислых рН. Спираль, поворот и стэкинг пар в димере АрАН(?)рАН(?) [328] 13.4. Одноцепочечная спираль poly(dT) без стэкинга и с вывернутыми «наружу» основаниями, построенная по данным о структуре дезоксидинуклеотида [330] 13.5. Антипараллельные двойные спирали А-типа у полинуклеотидов poly(U), poly(s(?)U) и poly(X) [334] 13.6. «Липкий» гуанозин. Структура гелей из гуанозина и гуа-ниловой кислоты. Четырехцепочечные спирали poly(G) и poly(I) [337] Краткое содержание [342] Глава 14. Гипотезы и спекуляции: модель «бок о бок», ДНК с излоломами и «вертикальная» двойная спираль [343] 14.1. Можно ли считать модель «бок о бок» альтернативой двойной спирали? [343] 14.2. Может ли цепь ДНК сворачиваться путем образования изломов? [346] 14.3. (?)- и (?)-изломы ДНК: «дыхание» со скоростью звука [348] 14.4. Изгибы ДНК в месте соединения спиралей А- и В-типа [349] 14.5. «Вертикальная» двойная спираль в случае полинуклеотидов с высокой-анти-конформацией [351] Краткое содержание [353] Глава 15. тРНК сокровищница стереохимическои информации [354] 15.1. Первичная и вторичная структура тРНК. «Клеверный лист» [355] 15.2. Свертывание «клеверного листа» в третичную структуру. Г-форма [356] 15.3. Стабилизация вторичной к третичной структуры тРНК горизонтальными и вертикальными взаимодействиями между основаниями [357] 15.4. Изменение конформации сахара, (?)-поворот и петля со стэкингом «фосфат—основание»: наиболее важные структурные особенности [361] 15.5. Некоторые стереохимические корреляции, затрагивающие торсионные углы (?) и (?) [364] 15.6. Связывание с тРНК катионов металлов и полиаминов [367] 15.7. Структура антикодона такова, что он может быстро узнавать кодон, образуя с ним двойную мини-спираль [371] 15.8. «Оплавленная архитектура» дрожжевой тРНК(?) [372] Краткое содержание [374] Глава 16. Интеркаляция [375] 16.1. Основные особенности интеркаляпии в двойные спирали ДНК и РНК [375] 16.2. Стереохимия интеркаляции в ДНК- и РНК-динуклеозидфосфаты [379] 16.3. Улучшение модели интеркаляции. Комплекс дауномицина с олигонуклеотидом d(CpGpTpApCpG) [385] 16.4. Экстраполяция моделей интеркаляции на случай ДНК в А- и В-формах [387] 16.5. Полностью раскрученная L-ДНК, образующаяся при связывании с платиносодержащим лекарственным препаратом в условиях насыщения. Структура «веревочной лестницы» [388] 16.6. Актиномицин D-интеркалятор, специфически связывающийся с последовательностью GpC [389] Краткое содержание [392] Глава 17. Вода и нуклеиновые кислоты [393] 17.1. Экспериментальные доказательства существования первичных и вторичных гидратных оболочек двойных спиралей ДНК [393] 17.2. Разные состояния гидратации А-, В- и С-ДНК [396] 17.3. Доступная молекулам растворителя поверхность А- и В-ДНК [398] 17.4. Теоретические построения [402] 17.5. Характер гидратации тетрамера А-ДНК и додекамера В-ДНК в кристаллах и А->В-переход [404] 17.6. Водные пентагоны в кристаллах интеркаляционного комплекса динуклеозидфосфата. Общее представление о циклических водородных связях и «флип-флоп»-механизме [407] Краткое содержание [411] Глава 18. Взаимодействия между белками и нуклеиновыми кислотами [413] 18.1. Общие соображения относительно нуклеиново-белковых взаимодействий [414] 18.2. Модельные системы из компонентов белков и нуклеиновых кислот [423] 18.3. Модельные системы из нуклеиновых кислот и синтетических полипептидов или протаминов [428] 18.4. При связывании с белками нуклеотиды и одноцепочечные нуклеиновые кислоты приобретают вытянутую форму [433] 18.5. Природа нуклеотидно-белкового и нуклеиново-белкового узнавания [435] 18.6. Белки, связывающиеся с двойными спиралями и одноцепочечными ДНК [450] 18.7. Взаимодействие преальбумина с ДНК. Гипотетическая модель [462] Краткое содержание [463] Глава 19. Более высокие уровни структурвой оргашпацнв ДНК [464] 19.1. Конденсация ДНК с образованием (?)-формы, сверхспиралей, бус, палочкообразных и тороидальных структур [464] 19.2. Ламеллярные микрокристаллы фрагментированной ДНК [467] 19.3. В клетках ДНК организована в хромосомы [469] 19.4. Структура нуклеосомной кор-частицы [472] 19.5. Структурная организация нуклеосом в волокнах диаметром 100 и 300 (?). Суперсверхспираль, или соленоид [477] 19.6. Организация хроматина в хромосоме; транскрипция [482] 19.7. Топологические проблемы кольцевых замкнутых сверхспиральных ДНК [483] Краткое содержание [492] Литература [495] Предметный указатель [570]