Низькоенергетична кооперативна поведінка біополімерів зумовлена колективними вібронними взаємодіями

Abstract

Спираючись на. результати власних досліджень стереохімічної нежорсткості канонічних нуклеотидних основ та її квантовохімічної природи, а також на літературні дані, в першу чергу, на концепцію вібронних взаємодій (Берсукер, 1987), автор доводить, що елементарними структур­ними ланками – носіями кооперативних властивостей нуклеїнових кислот (НК) с нуклеозиди – ян-теллерівські молекулярні структури, а низькоенергетична. кооперативна поведінка НК в цілому зумовлена колективними вібронними взаємодіями. Зроблено цілу низку біологічно важливих висновків. Найвагоміший серед них полягає в тому, що саме низькоенергетичні (тобто такі, енергія котрих співмірна з енергією теплових флуктуацій при фізіологічній температурі) електронно-конформаційні збудження НК, доцільно ініційовані у той чи інший спосіб (резонансний чи нерезонансний) шляхом вібронного управління – збуренням неадіабатичного змішування елек­тронних станів, відіграють чи не найважливішу роль у перебігу широкого кола біологічно важливих процесів, органічно опосередкованих високоспецифічними актами макромолекулярного розпізна­вання.

На основании результатов собственных исследований стереохимической нежесткости канонических нуклеотидных основа­ ний и ее кваитовохимической прирЫ)ы, а также литературных данных, в первую очередь, концепции вибронных взаимодействий (Берсукер, 1987), автор доказывает, что наименьшими структурными элементами – носителями кооперативных свойств нуклеиновых кислот (НК) являются нуклеозиды – ян-теллеровские молекулярные структуры, а низкоэнергети­ческое кооперативное поведение НК в целом определяе ся коллективизацией вибронных взаимодействий. Сделан ряд био­логически значимых выводов. Наиболее важный из них состоит в том, что именно низкоэнергетические (т. е. такие, энергия которых сравнима с энергией тепловых флуктуации при физи­ологи ческих температурах) электронно-конформациопные возбуждения ИК, целесообразно инициированные тем или иным способом, (резонансным или нерезонансным) путем вибронного управления – возмущения неадиабатического перемешивания электронных состояний, играют одну из первостепе них ролей в широком классе биологически важных процессов, орга­нически опосредованных высокоспеиифическими актами макромолекулярного рампознавания.

Based on results of his own investigations on stereochemicul non-rigidity of canonical nucleotide bases and Us Quantum-chemical nature and on the literature data, first of all on the conception of vibronic interactions (Rersuker, 1987), author prove that the least structural elements, bearing of cooperative properties of nucleic acids (NA) are nucleosides – John-Teller molecular structure, and low energy cooperative behaviour of NA is generally determined by a collectivization of vibronic interactions. A number of biologically significant conclusions was made. The most important of them consist in that just low energy (smaller than the energy of tliermal fluctuations under physiological temperatures) electronic-confor-mational exitations of NA, directly initiated in some way (resonance or non-resonance) through vibronicy operation by perturbation of non-adiabatic intermixing of electronic states play one of the paramount roles in various biologically important processes, which are organically caused by higli specific acts of macromolecular recognition.