Теоретическое изучение фотогидратов пиримидиновых оснований и механизм мутагенного действия УФ-света

Abstract

Проведено квантово механическое изучение основного состояния пиримидиновых оснований, их гидратов и таутомерных форм с помощью многоконфигурационной теории самосогласованного поля с оптимизацией геометрии в рамках гамильтониана метода AMI. Обнаружено, что в опыичие от цитозина обе конформации иминоформы его фотогидрата (anti и syn) более устойчивы, чем аминоформа. Моделирование гидратации этих систем методом Монте-Карло показало, что в случае цитозина вода больше стабилизирует его аминоформу, в то время как в случае гидрата цитозина больше стабилизируется иминоформа. Гидрат цитозина имеет струк­туру, подобную урацилу, поэтому он может образовывать пару оснований с аденином, в результате чего при ошибке репликации возникает транзиция G-C→A-T(U) или C→T(U). Полученные данные свидетельствуют о том, что таутомерия может служить в качестве механизма мутагенного действия УФ-света.

Проведено квантово меха ніч не вивчення основного стану піри­мідинових основ, їхніх гідратів і таутомерних форм, за допомогою багатоконфігураційної теорії самоу згодженого поля з оптимізацією геометрії в рамках гамільтоніану AMI. Виявле­но, що на відміну від цитозину обидві конформації іміноформи його фотогідрату (anti і syn) стабільніші, ніж иміноформа. Моделювання гідратації цих систем методом Монте-Карло показало, що у випадку цитозину вода більше стабілізує його аміноформу, у той час як у випадку гідрату цитозину більше стабілізується іміноформи. Гідрат цитозину мис структуру, подібну урацилу, тому він може створити пару основ з аденіном, внаслідок чого при помилці реплікації виникає трапзиція G-C → A-T(U) ибо С→ Т(U). Отримані дині свідчить проте, що таутомерія може бути одним з механізмів мутаген­ної дії УФ-світла.

The quantum mechanical study for the ground state of normal and rare tautomeric forms of pyrimidine bases and their photohydrates has been performed by means of multi-configurational SCF method in frame of semiempirical Hamiltonian AMI with full geometry optimization. Unlike the cytosine, it is detected that both rare hnino form conformations (trans and cys) of cytosine photohydrate are more stable than its normal amino form. Hydrution simulation of these compounds by the Monte Carlo method showed t/iai in the case of cytosine the water stabilizes more its amino form while in the case of cytosine photohydrate more stable becomes its imino form. The cytosine. photohydrate possesses an uracil similar structure, so it is able to form a base pair with adenine. As a result of G-C → A-T(U) or C → T(U) transitions occur during the nucleic-acids replicaton error. The data obtained serve an evidence that the tautomerism is a possible mechanism of UV-light mutagenic effect.