Міщук Я.Р., Говорун Д.М. Взаємозалежні внутрішньомолекулярні водневі зв'язки в цитидині і дезоксицитидині та їхня стереохімічна нежорсткість // Доповіді НАН України.-1999.-№5.-С.193-199.

Говорун Д.М., Міщук Я.Р. Далекодія в ДНК: нові модельні уявлення і підходи // Доповіді НАН України.-1999.-№7.-С.161-165.

Samijlenko S.P., Alexeeva I.V., Palchykivs'ka L.H., Kondratyuk I.V., Stepanyugin A.V., Shalamay A.S., Hovorun D.M. ¹H NMR investigation on 6-azacytidine and its derivatives // Spectrochim.acta.-1999.-A55.-P.1133-1141.

Говорун Д.М., Міщук Я.Р., Харченко В.М. Нові молекулярні механізми генотоксичної дії ультрафіолетового опромінення на нуклеїнові кислоти // Доповіді НАН України.-1999.-№10.-С.186-190.

Samijlenko S.P., Alexeeva I.V., Palchykivs'ka L.H., Kondratyuk I.V., Stepanyugin A.V., Shalamay A.S., Hovorun D.M. Structural peculiarities of 6-azacytosine and its derivatives imply intramolecular H-bonds // J.Mol.Structure.-1999.-484.-P.31-38.

Zheltovsky N.V., Samoilenko S.A., Govorun D.N., Kolomiets I.N., Kondratyuk I.V., Mishchuk Ya.R. Infrared and Raman spectroscopic studies of some nucleic acid-protein contacts structure // Spectroscopy of biological molecules - state of the art. - Bologna, 1989 - P.159-162.

Говорун Д.Н., Данчук В.Д., Кондратюк И.В., Мищук Я.Р., Радомский Н.Ф., Желтовский Н.В. Изучение структурно-динамических особенностей нуклеотидных оснований и их некоторых метилпроизводных методом АМ1 // Тезисы докл.VII конф. по спектроскопии биополимеров.-Харьков,1991.-С.63.

Zheltovsky N.V., Samoilenko S.A., Govorun D.N., Kolomiets I.N., Kondratyuk I.V., Mishchuk Ya.R., Stepanyugin A.V. Low frequency Raman, NMR and IR investigation of methylated nucleic acid bases: self-association and complex formation with amino acid carboxylic group // Spectroscopy of biological molecules. - York, 1991. - P.363-364.

Говорун Д.М., Кошеленко В.П., Міщук Я.Р., Желтовський М.В. Нова фізична модель низькочастотної рухливості ДНК // Материалы научно-практ. семинара "Оптика и спектроскопия и их применение в народном хозяйстве и экологии". - Киев: Знание. - 1992. - С.43.

Govorun D.M., Kondratyuk I.V., Mishchuk Ya.R., Zheltovsky M.V. The manifistation of Jahn-Teller effect in electronic absorption spectra of nucleic acids and their constituents // Тезисы докл. междунар. научн. конф. “Физика и химия органических люминофоров-95”.-Харьков,1995.-С.126.

Говорун Д.М., Міщук Я.Р., Харченко В.М. Структурно-динамічна природа передплавлення ДНК та його біофізична значущість // Тези доп. II з'їзду Укр.біофіз.т-ва.-Харків, 1998.-С.10.

Hovorun D.M. Low energy nonlinear dynamic properties of DNA and nonlinear quantum-chemical mechanisms of its functioning // Nonlinear phenomena in biology. Abstracts of oral and poster presentations.-Pushchino: Institute of Cell Biophysics of the Russian Academy of Sciences.-1998.-P.19-20.

Mishchuk Ya.R., Kharchenko V.M., Hovorun D.M. Do the biopolymers and organic polymers-representatives of nonliving matter differ in physico-chemical properties?// Conference on physics of biological systems (with international participants). Book of abstracts.-Kyiv, 1998.-P.76.

Gorb L., Hovorun D.M., Leszczyсski J. Are heteroaromatic amines structural nonrigid molecules? A post Hartree-Fock ab initio study// Seventh conference on current trends in computational chemistry.-Vicksburg, 1998.-P.42.

Hovorun D.M. H-bonds and DNA architecture: a new ideology// Proceeding of the Int. conf. “Hydrogen bond”.-Kyiv, 1998.-P.87.

Hovorun D.M. Physico-chemical conception of biopolymer's functioning// Conference on physics of biological systems (with international participants). Book of abstracts.-Kyiv, 1998.-P.29.

Hovorun D.M. Microstructural bases of linear DNA curvature: quantum-chemical model// Conference on physics of biological systems (with international participants). Book of abstracts.-Kyiv, 1998.-P.75.

Hovorun D.M., Potyahaylo A.L., Zarudnaya M.I. The …N6H…N6H… vertical hydrogen bonds contribute to the helical structure of single-stranded poly(A) // Book of abstracts of XIV International school- seminar “Spectroscopy of molecules and crystals”.-Odessa, 1999.-P.146.

Hovorun D.M., Samijlenko S.P., Kondratyuk I.V., Mishchuk Ya.R., Kolomiets' I.M., Stepanyugin A.V. Point contacts of the DNA base - aminoacid residue type as a source of specificity in protein-nucleic acid recognition: are really two H-bonds better than one? // Book of abstracts XIV International school- seminar “Spectroscopy of molecules and crystals”.-Odessa, 1999.-P.45.

Samijlenko S.P., Mishchuk Ya.R., Stepanyugin A.V., Hovorun D.M. Intramolecular H-bonds in cytosine nucleosides. ¹H NMR and quantum-chemical data // Spectroscopy of biological molecules. Dordrecht, Boston, London.-1999.-P.291-292.

Говорун Д.Н., Мищук Я.Р., Кондратюк И.В., Потягайло А.Л. “Необычные” физико-химические свойства нуклеотидных оснований и их возможное биологическое значение // Тезисы докл. II съезда биофизиков России.-М.-1999.-С.107-108.

Говорун Д.Н., Степанюгин А.В., Харченко В.М. Структурно-динамическая организация ДНК: новые микроструктурные модели // Тезисы докл. II съезда биофизиков России-М.-1999.-С.108-109.

Samijlenko S.P., Hovorun D.M. A role of point contacts between DNA bases and aminoacid residues in protein - nucleic acid recognition: a contribution of carboxylic group // Book of abstracts XIII conf. - workshop “Horizons in hydrogen bond research”. Zwieradow Zdroj.-1999.-P.64.

АНОТАЦІЇ

Говорун Д.М. Фізико-хімічні механізми біомолекулярного впізнавання. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.03-молекулярна біологія. - Інститут молекулярної біології і генетики НАН України, Київ, 1999.

Встановлено найбільш загальні фізико-хімічні механізми білково-нуклеїнового і нуклеїново-нуклеїнового впізнавання. Розширено уявлення про структурно-динамічні і енергетичні властивості нуклеотидних основ та їхній стекінг. Встановлено, що основи НК, як і самі НК, унікально поєднують у собі цілу низку взаємопов'язаних форм структурної мінливості - прототропну таутомерію, структурну нежорсткість, геометричну ізомерію, здатність приєднувати або відщеплювати протон, спонтанно дезамінуватися і окислюватися тощо. Розроблено моделі спонтанних напіврозкритих станів ДНК та її передплавлення, далекодії в ДНК та її просторової викривленості, генотоксичного впливу на неї УФ- опромінення, кооперативності; встановлено основні мікроструктурні чинники структурно-динамічної гетерогенності ДНК. Представлено низькочастотні Раманівські спектри компонентів НК, що послідовно ускладнюються, та співкристалізатів типу “основа - похідна амінокислоти”. Підтверджено класичну модель Малєєва низькочастотної рухомості ДНК. Досліджено енергетику і кооперативні властивості Н-зв'язків у кристалах і співкристалізатах основ ДНК.

Ключові слова: білково-нуклеїнове і нуклеїново-нуклеїнове впізнавання; ДНК; Н-зв'язок; комп'ютерне моделювання; Раманівська спектроскопія; структурно-динамічні властивості; аміногрупа.

Говорун Д.Н. Физико-химические механизмы биомолекулярного узнавания. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук по специальности 03.00.03-молекулярная биология. - Институт молекулярной биологии и генетики НАН Украины, Киев, 1999. Установлены наиболее общие физико-химические механизмы белково-нуклеинового и нуклеиново-нуклеинового узнавания. Расширены представления о структурно-динамических свойствах нуклеотидных оснований и их стекинге. Показано, что основания НК, как и сами НК, уникально объединяют в себе целый ряд взаимосвязанных форм структурной изменчивости - прототропную таутомерию, структурную нежесткость, геометрическую изомерию, способность присоединять или отщеплять протон, спонтанно дезаминироваться и окисляться в воде и т. п. Разработаны модели спонтанных полураскрытых состояний ДНК и ее предплавления, далекодействия в ДНК и ее пространственной искривленности, генотоксического влияния на нее УФ- облучения, кооперативности; установлены основные микроструктурные факторы структурно-динамической гетерогенности ДНК. Представлены низкочастотные Рамановские спектры последовательно усложняющихся компонентов НК и сокристаллизатов типа “основание - производная аминокислоты”. Подтверждена классическая модель Малеева низкочастотной подвижности ДНК. Исследована энергетика и кооперативные свойства Н-связей в кристаллах и сокристаллизатах основ ДНК.

Ключевые слова: белково-нуклеиновое и нуклеиново-нуклеиновое узнавание; ДНК; Н-связь; компьютерное моделирование; Рамановская спектроскопия; структурно-динамические свойства; аминогруппа.

Hovorun D.M. Physico-chemical mechanisms of biomolecular recognition. - Manuscript.

Thesis for the Doctor of sciences' degree by speciality 03.00.03-molecular biology. - Institute of Molecular Biology and Genetics of Ukrainian National Academy of Sciences, Kyiv, 1999. The dissertation is devoted to the study of the most general physico-chemical mechanisms of a protein-nucleic acid and nucleic acid-nucleic acid recognition.

It was established that the NA bases with aminogroup are molecules with non-rigid structure, dipole-active interconversion of which occurs via three energetically and topologically non-equivalent ways - the "over-barrier" large amplitude inverse vibration of amino fragment and two essentially anisotropic "under-barrier" rotations of aminogroup.

It was shown, that stacking of the NA bases and their Watson-Crick pairs does not boil down to non-specific interactions of static planar-parallel structures: contribution of specific Coulomb contacts of amino nitrogen atoms' lone-pairs with hydrogen atoms of adjacent (upper or lower) bases - so called vertical H-bonds - are substantial.

Implying molecular regulation it was suggested to consider the NA bases' aminogroup as "a molecular joint", non-linear mobility of which could be controlled by H-bonds both directly and at a distance. The Watson-Crick base pairs were established to be extremely soft as to "propeller-twist" and "sharp bend" angles and capable of adoption non-planar conformation under influence of small external perturbations, as it takes place in DNA.

There are developed microstructural models of spontaneous semiopen states of DNA and its premelting, long-range action in DNA and its spatial curvature, genotoxic effects of UV irradiation.

Microstructural sources of a DNA structural-dynamic heterogeneity which dominates in protein-nucleic acid recognition were considered. The conclusion was made that leading stereochemical principle of DNA spatial structure is not isomorphism of Watson-Crick pairs but their structural-dynamical conformity.

It was shown that the NA bases like NA themselves accumulate uniquely whole gamma of mutually conjugated forms of structural changeability - prototropic tautomerism, structural non-rigidity, geometric isomerism, capability to accept or to give a proton, their spontaneous deamination or oxidation under the contact with water and so on. It was demonstrated that prototropic tautomerism is far not confined to point mutagenesis. Biological significance of high energy tautomers, inaccessible to direct physico-chemical detection, so called "latent structures", is discussed. It is noted, that their biological importance is not directly connected with their energetic stability.

A complete multitude of point H-contacts of the "a nucleotide base - an amino acid residue" type, stabilised by two H-bonds, were investigated. It was shown, that already at this level the recognition occurs according to scenario of mutual structural-dynamical adaptivity with participation of essentially interdependent intra- and intermolecular H-bonds capable not only of forming and breaking but also of switching over in a way of bifurcations. A structural non-rigidity of the bases is believed to be a security of unerring and expeditious recognition in conditions of the free volume deficit which is characteristic part for a living cell. The low-frequency Raman spectra of successively complicated NA components, as well as cocrystallizates of the "a base - an amino acid derivative" type are presented. Dynamic and energetic features of torsional tunnel junction of methyl group of Thy and the bases substituted at glycosidic nitrogen atoms are determined. An adequacy of the classical Maleev's model is confirmed: low-frequency qualitative mode observed in DNA Raman spectra is interpreted as collective extensional optical oscillations, exactly - librations of paired bases around glycosidic bond, which effectively interact with both acoustic extensial phonons and collective inverse vibrations of amino groups, are accompanied by collective torsional tunnel junction of the Thy methyl groups. A biological applications of this mode are discussed.

An energetics and cooperative properties of H-bonds in crystals and cocrystals of nucleotide bases - model of nucleic acid-nucleic acid recognition - are investigated.

Key words: protein - nucleic acid and nucleic acid-nucleic acid recognition; DNA; H-bond; computer simulation; Raman spectroscopy; structural-dynamical properties; aminogroup.

Размещено на Allbest.ru