Изучение белково-нуклеинового узнавания: моделирование комплексов оснований и «модельных» аминокислот в ДМСО методом Монте-Карло

Abstract

Проведено компьютерное моделирование сольватации гуанина (G), цитозина (С), пары оснований G-C, протонированного С (СН+), уксусной кислоты в нейтральной (АсОН) и депротонированной формах (АсО–), комплексов G – АсО– , С – АсОН, СH+ – АсО– в ДМСО методом Монте-Карло. Показано, что образование пары оснований G-C в ДМСО энергетически выгодно. Образование комплекса. G – АсО– сравнимо по энергетической выгодности с образованием пары оснований G-C. В этом случае анион ацетата может замещать С в паре оснований G-C. Образование комплекса С – АсОН намного менее выгодно, чем образование пары G-C. Однако перенос протона с АсОН на С приводит к образованию комгыекса СН+ – АсО– , который намного более выгоден по сравнению со всеми изученными комплексами. Здесь уксусная кислота может замеищть G в паре оснований G-Образование специфических комплексов G –АсО– и СН+ – АсО–, обнаруженных в ДМСО при помощи эксперимента и теории, является конкурирующим процессом относительно образования пар оснований G-C и может служить первым шагом в реальном механизме белково-нуклеинового узнавания.

Проведено комп'ютерне моделювання, сольватації гуаніну (G), цитозину (С), пари основ G-C, протонованого С (СН+ ) , оцтової кислоти у нейтральній (АсОН) та депротонованій формах (АсО– ) , комплексів G – АсО– , С – АсОН, СН – АсО– у ДМСО методом Монте-Карло. Показано, шр утворення пари основ G-С у ДМСО енергетично вигідне. Утворення комплексу G – АсО– порівнянне за енергетичною вигідністю з утворенням пари основ G-C. У цьому випадку аніон ацетату може заміщати С у парі основ G-C. Утворення комплексу С – АсОН значно менш вигідно, ніж утворення пари G-C. Однак перенос протона з АсОН на С веде до утворення, комплексу СН+ – АсО– , який, значно вигідніший, ніж усі вивчені комплек­си. Тут оцтова кислота, може заміщати G у парі основ G-C. Утворення специфічних комплексів G – АсО– та СН+ – АсО– , знайдених у ДМСО за допомогою експерименту і теорії, є конкуруючим, процесом щодо утворення пар основ G-C і може слугувати першим, кроком у реальному механізмові білково- нуклеїнового вп ізнавання.

A computer simulation of gamine (G), cytosine (C), G–C base pair, protoned C (CH+ ), acetic acid in neutral (AcOH) and dcprotoned (AcO– ) forms, G–AcO– , C–AcOH, CH+ –AcO– complexes salvation in DMSO was carried out by Monte Carlo method. It is shown that G–C base pair formation in DMSO is energetically favorable. G–AcO– complex formation is comparable with the formation of G–C base pair in energetical favorability. In this case acetate union can replace C in G–C base pair. The formation of C–AcOH complex is much less favorable than the formation of G–C pair. However proton transfer from AcOH to C leads to the formation of CH+ -AcOH complex which is much more favorable than all of the complexes studied. Here acetic acid can replace G in G–C base pair. The formation of G-AcO– and CH+–AcO– specific complexes detected in DMSO with the help of experiment and theory is a competitive process in respect to the formation of G-C base pairs and can be considered the primary step in the real mechanism of protein-nucleic acid recognition.