В книге известного ученого из ФРГ собраны и систематизированы практически все имеющиеся данные о структуре нуклеиновых кислот.

Рассмотрены структура, конформация и физико-химические свойства компонентов нуклеиновых кислот; силы, стабилизирующие структуру нуклеиновых кислот. Описаны основные типы двойных спиралей ДНК (А, В, С, D, Z) и РНК; спирали, образуемые синтетическими гомополимерами нуклеиновых кислот; гипотетические (расчетные) спирализованные структуры. Приведены данные по сверхспиральной организации ДНК, по структуре нуклеиново-белковых комплексов; описаны высшие формы организации ДНК (нуклеосомы, хроматин, хромосомы).

Предназначена для биофизиков, генетиков, молекулярных биологов.


Скриншоты






Оглавление
Предисловие редактора перевода [5]

Предисловие [9]

Глава 1. Почему мы изучаем структуру нуклеотидов и нуклеиновых кислот? [11]

Глава 2. Термины, необходимые для описания структуры нуклеиновых кислот [21]

2.1. Основания, нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты: номенклатура и символы [21]

2.2. Система нумерации атомов [26]

2.3. Торсионные углы и интервалы их значений [27]

2.4. Определение торсионных углов в нуклеотидах [29]

2.5. Конформация сахарного кольца. Цикл псевдовращения [30]

2.6. Син/анти-конформация. Вращение вокруг гликозидной связи [33]

2.7. Ориентация относительно связи С(?)—С(?) [35]

2.8. Параметры спирали. Система водородных связей между основаниями [37]

Краткое содержание [40]

Глава 3. Методы: рентгеновская кристаллография, расчеты потенциальной энергии и спектроскопия [41]

3.1. Анализ кристаллической структуры малых молекул [41]

3.2. Расчеты потенциальной энергии [51]

3.3. Кристаллография макромолекул [54]

3.4. Определение структуры волокон [56]

3.5. Спектроскопические методы [61]

Краткое содержание [63]

Глава 4. Структура и конформационные свойства оснований, фуранозных сахаров и фосфатных групп [65]

4.1. Геометрия оснований [65]

4.2. Основные конформации сахара [69]

4.3. Факторы, влияющие на конформацию фуранозы [78]

4.4. Длины связей и валентные углы в фуранозах [82]

4.5. Конформации син и анти [84]

4.6. Высокая-анти (—ск)-конформация [91]

4.7. Факторы, влияющие на соотношение между син- и анти-конформерами. Исключительное положение гуанозина [92]

4.8. Ориентация относительно связи С(?)—С(?) [94]

4.9. Факторы, влияющие на ориентацию относительно связи С(?)—С(?) [96]

4.10. «Жесткий нуклеотид» [97]

4.11. Фосфомоно-, фосфодиэфирные группы и пирофосфатная связь. Характер связи и геометрия [98]

4.12. Ориентация относительно эфирных связей С—О и Р—О [104]

4.13. Корреляция между торсионными углами в нуклеотидах и нуклеиновых кислотах [113]

4.14. Спираль или неспиральная структура, а если спираль, то какая именно? [114]

Краткое содержание [118]

Глава 5. Физические свойства нуклеотидов: плотность заряда, рК, спектры и таутомеризация [122]

5.1. Плотность заряда [122]

5.2. рК оснований, сахаров и фосфатных групп. Места нуклеофильной атаки [124]

5.3. Таутомерия оснований [129]

Краткое содержание [133]

Глава 6. Силы, стабилизирующие ассоциаты оснований: водородные связи и стэкинг-взаимодействие [134]

6.1. Свойства водородных связей [134]

6.2. Типы водородных связей между основаниями: симметрия полинуклеотидных комплексов [137]

6.3. Детальная геометрия уотсон-криковских и хугстеновских пар оснований [141]

6.4. Образование пар оснований с точки зрения термодинамики, кинетики и законов квантовой химии: электронная комплементарность [143]

6.5. Вертикальные взаимодействия между основаниями [151]

6.6. Термодинамика стэкинг-взаимодействия [153]

6.7. Силы, стабилизирующие стэкинг оснований: гидрофобные связи и лондоновские дисперсионные силы [156]

6.8. Образование и разрушение двойной спирали происходят кооперативно [160]

6.9. Таутомерия пар оснований и «качание»: структурные аспекты спонтанных мутаций и генетический код [171]

Краткое содержание [177]

Глава 7. Модифицированные нуклеозиды и нуклеотиды; нуклеозидди- и нуклеозидтрифосфаты; коферменты и антибиотики [178]

7.1. Ковалентные связи между основанием и сахаром, фиксирующие их в определенной конформации; эталоны для спектроскопических методов [178]

7.2. Циклические нуклеотиды [185]

7.3. Нуклеозиды с модифицированным сахаром: галогензамещенные, арабино- и (?)-нуклеозиды [193]

7.4. Модифицированные основания: алкилирование аминогрупп (цитокинины) и эндоциклических атомов азота, тиокетозамещение, дигидроуридин, тиминовые димеры, азануклеозиды [200]

7.5. Хиральный атом фосфора в нуклеозидфосфотиоатах [208]

7.6. Пирофосфатная группа в составе нуклеозидди- и нуклеозид-трифосфатов, а также нуклеотидных коферментов [211]

7.7. Нуклеозидные антибиотики: пуромицин [216]

Краткое содержание [218]

Глава 8. Связывание иоиов металлов с нуклеиновыми кислотами [220]

8.1. Влияние связывания ионов металлов на биологические свойства нуклеиновых кислот [220]

8.2. Способы связывания ионов металлов с нуклеотидами и предпочтительные места координационного связывания [222]

8.3. Координационное связывание платины [231]

8.4. Координационное связывание ионов металлов с нуклеозидди- и нуклеозидтрифосфатами: номенклатура геометрии бидентатных (?)/(?) и тридентатных (?)/(?)/эндо/экзо хелатов [232]

Краткое содержание [239]

Глава 9. Полиморфизм ДНК и структурный консерватизм РНК. Классификация А-, В- и Z-типов двойных спиралей [240]

9.1. Полиморфизм двойных спиралей [241]

9.2. Два семейства правых полинуклеотидных спиралей: А и В [247]

Краткое содержание [259]

Глава 10. Структура РНК [260]

10.1. Двойные спирали А-РНК и А'-РНК сходны между собой [261]

10.2. В тройных спиралях РНК одновременно образуются уотсон-криковские и хугстеновские пары [261]

10.3. Двойная спираль с параллельными цепями и хугстеновскими парами, образованная poly(U) и 2-замещенным poly (А) [265]

10.4. Двойные мини-спирали, образованные ApU и GpC [267]

10.5. Повороты и изгибы в структуре UpAH(?) [269]

Краткое содержание [271]

Глава 11. Структура ДНК [272]

11.1. А-ДНК, единственная представительница А-семейства. Три кристаллических олигонуклеотида А-типа: d(CCGG), d(GGTATACC) и d(GGCCGGCC) [273]

11.2. В-форма полимерных молекул ДНК и додекануклеотида d (CGCGAATTCGCG). Знакомство с двойными спиралями В-семейства [280]

11.3. «В-ДНК с чередованием конформаций» и тетрануклеотид d(pATAT); d(TpA)-динyклeoзидфocфaт, образующий спиралеподобную структуру [284]

11.4. Уникальная конформационно жесткая двойная спираль poly (dA)(?)poly(dT) и ее переход в тройную спираль [292]

11.5. Двойная спираль С-типа у природных ДНК и синтетических полинуклеотидов [292]

11.6. D-форму образуют только ДНК, содержащие участки с чередующейся А,Т-последовательностью, и ДНК фага Т2 [296]

11.7. Гибриды ДНК-РНК образуют только двойные спирали типа А- и А'-РНК. Полимеры и олигомер r(GCG)d(TATACGC). В-спираль poly(A)(?)poly(dT) [300]

Краткое содержание [303]

Глава 12. Левые комплементарные двойные спирали абсурд? Нет, это семейство Z-ДНК [304]

12.1. Кристаллические структуры oligo(dC—dG)-левые двойные спирали [305]

12.2. Экстраполяция структурных данных по олигонуклеотидам на случай полинуклеотидов. Z-семейство ДНК: Z-, Z(?)-, Z(?) и Z'-ДНК [312]

12.3. Левая спираль Z-ДНК в волокнах трех полидезоксинуклеотидов с чередующейся последовательностью [315]

12.4. Факторы, стабилизирующие Z-ДНК [315]

12.5. Имеют ли Z-ДНК биологическое значение? [316]

Краткое содержание [318]

Глава 13. Структура синтетических гомополимеров [319]

13.1. Правые одноцепочечные спирали со стэкинг-взаимодействи-ем оснований, обнаруженные у полинуклеотида poly (С) и у его О(?)-метилированного аналога [321]

13.2. Одноцепочечные спирали poly (А) 9-го и 2-го порядков с основаниями «внутри» и «снаружи» [324]

13.3. Двойная спираль poly (AH(?))(?)poly (АН(?)) с параллельными цепями, образующаяся при кислых рН. Спираль, поворот и стэкинг пар в димере АрАН(?)рАН(?) [328]

13.4. Одноцепочечная спираль poly(dT) без стэкинга и с вывернутыми «наружу» основаниями, построенная по данным о структуре дезоксидинуклеотида [330]

13.5. Антипараллельные двойные спирали А-типа у полинуклеотидов poly(U), poly(s(?)U) и poly(X) [334]

13.6. «Липкий» гуанозин. Структура гелей из гуанозина и гуа-ниловой кислоты. Четырехцепочечные спирали poly(G) и poly(I) [337]

Краткое содержание [342]

Глава 14. Гипотезы и спекуляции: модель «бок о бок», ДНК с излоломами и «вертикальная» двойная спираль [343]

14.1. Можно ли считать модель «бок о бок» альтернативой двойной спирали? [343]

14.2. Может ли цепь ДНК сворачиваться путем образования изломов? [346]

14.3. (?)- и (?)-изломы ДНК: «дыхание» со скоростью звука [348]

14.4. Изгибы ДНК в месте соединения спиралей А- и В-типа [349]

14.5. «Вертикальная» двойная спираль в случае полинуклеотидов с высокой-анти-конформацией [351]

Краткое содержание [353]

Глава 15. тРНК сокровищница стереохимическои информации [354]

15.1. Первичная и вторичная структура тРНК. «Клеверный лист» [355]

15.2. Свертывание «клеверного листа» в третичную структуру. Г-форма [356]

15.3. Стабилизация вторичной к третичной структуры тРНК горизонтальными и вертикальными взаимодействиями между основаниями [357]

15.4. Изменение конформации сахара, (?)-поворот и петля со стэкингом «фосфат—основание»: наиболее важные структурные особенности [361]

15.5. Некоторые стереохимические корреляции, затрагивающие торсионные углы (?) и (?) [364]

15.6. Связывание с тРНК катионов металлов и полиаминов [367]

15.7. Структура антикодона такова, что он может быстро узнавать кодон, образуя с ним двойную мини-спираль [371]

15.8. «Оплавленная архитектура» дрожжевой тРНК(?) [372]

Краткое содержание [374]

Глава 16. Интеркаляция [375]

16.1. Основные особенности интеркаляпии в двойные спирали ДНК и РНК [375]

16.2. Стереохимия интеркаляции в ДНК- и РНК-динуклеозидфосфаты [379]

16.3. Улучшение модели интеркаляции. Комплекс дауномицина с олигонуклеотидом d(CpGpTpApCpG) [385]

16.4. Экстраполяция моделей интеркаляции на случай ДНК в А- и В-формах [387]

16.5. Полностью раскрученная L-ДНК, образующаяся при связывании с платиносодержащим лекарственным препаратом в условиях насыщения. Структура «веревочной лестницы» [388]

16.6. Актиномицин D-интеркалятор, специфически связывающийся с последовательностью GpC [389]

Краткое содержание [392]

Глава 17. Вода и нуклеиновые кислоты [393]

17.1. Экспериментальные доказательства существования первичных и вторичных гидратных оболочек двойных спиралей ДНК [393]

17.2. Разные состояния гидратации А-, В- и С-ДНК [396]

17.3. Доступная молекулам растворителя поверхность А- и В-ДНК [398]

17.4. Теоретические построения [402]

17.5. Характер гидратации тетрамера А-ДНК и додекамера В-ДНК в кристаллах и А->В-переход [404]

17.6. Водные пентагоны в кристаллах интеркаляционного комплекса динуклеозидфосфата. Общее представление о циклических водородных связях и «флип-флоп»-механизме [407]

Краткое содержание [411]

Глава 18. Взаимодействия между белками и нуклеиновыми кислотами [413]

18.1. Общие соображения относительно нуклеиново-белковых взаимодействий [414]

18.2. Модельные системы из компонентов белков и нуклеиновых кислот [423]

18.3. Модельные системы из нуклеиновых кислот и синтетических полипептидов или протаминов [428]

18.4. При связывании с белками нуклеотиды и одноцепочечные нуклеиновые кислоты приобретают вытянутую форму [433]

18.5. Природа нуклеотидно-белкового и нуклеиново-белкового узнавания [435]

18.6. Белки, связывающиеся с двойными спиралями и одноцепочечными ДНК [450]

18.7. Взаимодействие преальбумина с ДНК. Гипотетическая модель [462]

Краткое содержание [463]

Глава 19. Более высокие уровни структурвой оргашпацнв ДНК [464]

19.1. Конденсация ДНК с образованием (?)-формы, сверхспиралей, бус, палочкообразных и тороидальных структур [464]

19.2. Ламеллярные микрокристаллы фрагментированной ДНК [467]

19.3. В клетках ДНК организована в хромосомы [469]

19.4. Структура нуклеосомной кор-частицы [472]

19.5. Структурная организация нуклеосом в волокнах диаметром 100 и 300 (?). Суперсверхспираль, или соленоид [477]

19.6. Организация хроматина в хромосоме; транскрипция [482]

19.7. Топологические проблемы кольцевых замкнутых сверхспиральных ДНК [483]

Краткое содержание [492]

Литература [495]

Предметный указатель [570]

Скачать книгу бесплатно (djvu, 9.68 Mb)

---

Читать «Принципы структурной организации нуклеиновых кислот»