Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Влияние нуклеотидной последовательности на структуру нуклеиновых кислот в растворе Федоров, Олег Юрьевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Федоров, Олег Юрьевич. Влияние нуклеотидной последовательности на структуру нуклеиновых кислот в растворе : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 03.00.02 / Ин-т теоретической и экспериментальной биофизики.- Пущино, 1994.- 16 с.: ил. РГБ ОД, 9 94-1/3324-3

Введение к работе

Актуальность теми. Еще в 1953 году после открытия Уотсоном и Криком структуры ДНК. одним из главных вопросов молекулярной биологии, стал следующий: зависит ли локальная пространственная структура ДНК от последовательности? А если зависит, то каким образом. Значение этого вопроса очевидно, поскольку, в принципе, информация с ДНК может считываться как напрямую, через распознавание химически различных функциональных групп нуклеотидов, составляющее молекулу ДНК, так и опосредованно, через распознавание локальных структурных отличий, возшжащих вследствие различия в первичной (химической) последовательности ДНК. Действительно, анализ кристаллических структур ДНК и ЯНК-белковых комплексов показывает, что молекула ДНК далеко не тохожа на жесткую и регулярную двойную спираль. Такие отклонения зт канонической В-фзрмы, как изгиб ъ. даже излом оси спирали, значительные локальные вариации в угле спирального вращения, тляются скорее правилом, чем исключением. Знание детальной трехмерной структуры ДНК, а также ДНК:РНКовых гибридов, которые ївляются промежуточными звеньями переноса генетической информации і процессах транскрипции и обратной транскрипции, представляется гоэтому чрезвычайно важным для понимания молекулярных механизмов зундаментальных биологических процессов.

Единственным прямым методом для определения структуры іакромолекул в растворе является спектроскопия ядерного іагкитного резонанса (ЯМР) с последующи применением методов юлекулярной динамики и конформационного анализа. Применение :одобнсй методики к проблеме определения влияния нуклеотидной оследовательности на структуру двойной спирали ДЧК и НКгРНКового гибрида и является темой данной диссертационной аботы.

В настоящей работе решались следующие научные вопросы:

1. Определение структуры АпТт треков в растворе. Как было становлено в ходе многочисленных исследований подобных эследовательностей, они обладают рядом свойств, отличающих их от Зычной ДНК. В настоящей работе определены конформационные эстояния AnTm треков, совместимые с данными ЯМР и зоанализированы структурные факторы, ответственные за уникальные :ізико'-химические свойства таких трекоБ.

2. Определение забиеилости структуры д&ойной спирали ДНК от

- г -

нуклетидной последовательности. Целью настоящей работы являлся поиск закономерностей в спектрах ЯМР серии различных олигонуклетидов с последующим поиском связи мезду измеряемыми межпротонными расстояниями и структурными параметрами двойной спирали ДНК. В результате этого удалось установить эмпирические правила, описыващие зависимость определенных структурных параметров ДНК от последовательности.

3. Определение структуры d(GAATTTAAATTC)2 6 растворе
методами спектроскопии ЯМР и лолекуларной динамики.
Как следует
из разработанной модели изгиба двойной спирали ДНК, в центре этой
молекулы должен присутствовать изгиб оси спирали, направленный в
сторону главного желоба. Кроме того, в литературе практически
отсутствуют структурные данные о Т А последовательностях. Всё
это обусловило выбор объекта исследования.

4. Определение детальной пространственной структури
ДНК:РНКового гибрида.
Основной мотивацией исследования была
широко распространенная неясность и обилие противоречий в
литературе относительно структуры ДНК:РНК гибрида. Достигнутый за
последний годы прогрес в области ЯМР спектроскопии позволяет
прояснить этот вопрос. Целью данной работы являлось определение
точной трехмерной структуры d(GTCACATG):r(caugugac) дуплекса в
растворе.

Научная новизна работы.

Впервые проанализированы различные факторы, которые могут определять структурные черты и физико-химические свойства А последовательностей. Также определены и конформационные состояния этих последовательностей, совместимые с данными ЯМР.

Был разработан и применен оригинальный подход к извлечению информации о структуре двойной спирали ДНК в растворе из сравнения ЯМ? спектров различных олигонуклеотидов. Подобный подход позволяет избежать ряд проблем возникающих в процессе восстановления трехмерной структуры нуклеиновых кислот по данным спектроскопии ЯМР. Кроме того, лишь благодаря ему удалось установить сам факт наличия связи между нуклеотидной последовательностью и структурой ДНК в растворе. Хотя наличие подобной связи и предполагалось практически во всех работах, посвященных исследованию структуры ДНК в растворе, данная работа оказалась первой надежной демонстрацией подобной связи.

В настоящей работе докладывается первое в мировой практике определение детальной структуры ДНК:РНКового гибрида в растворе.

Полученная структура отличается от канонических А- и В- форм и обладает рядом специфических структурных черт. На основе полученных результатов предложен механизм посредством которого фермент RNase н способен различать ДНК:РНК гибриды и чисто РНК дуплексы и специфически гидролизовать первые.

Практическая ценность диссертации заключается в определение связи между нуклеотидной последовательностью ДНК и рядом её структурных параметров, что может быть использовано для предсказания и экспериментального определения структуры любых других ДНК дуплексов с желаемой последовательностью. Особо следует отметить практическую ценность знания структуры ДНК:РНК гибрида и механизма его взаимодействия с RNase Н. В последнее время растёт интерес к использованию антисмысловых олигонуклеотидов к направленной регуляции экспрессии как нормальных генов, так и различных патогенов. Это может привести к универсальному методу лечения мириада человеческих болезней. Как было установлено, фармакологическая активность олигонуклеотидов различного типа сильно зависит от их способности образовывать дуплекс с РНК , доступный для гидролиза RNase Н. Применение результатов работы позволит направленным образом модифицировать свойства олигонуклеотидов с целью улучшения их активности.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на і Советско-Германском симпозиуме "Protein-nucleic-acid interaction: structural and pharmacological aspects", Ленинград, июль 1991; " 8th conversation in biomolecular stereodynamics", Олбани, США, июнь 1991; "34 Experimental MR conference (EHC)", Сент-Луис, март 1993.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 статей в ведущих международных журналах.