Квантово-хімічний аналіз усіх можливих пар основ ДНК m¹Thy · m⁹Ade

Abstract

Вперше квантово-хiмiчними методами на рiвнi теорiї MP2/6-311++G(2df,pd)//B3LYP/ 6-311++G(d,p) отримано повне сiмейство воднево-зв’язаних пар основ ДНК m¹Thy · m⁹Ade, метильованих за глiкозидним атомом азоту, яке нараховує 32 структури. Встановлено, що хугстинiвська пара вiдповiдає глобальному мiнiмуму вiльної енергiї Гiббса, поруч з яким у дiапазонi енергiй 0–1,20 ккал/моль знаходяться ще три локальних мiнiмуми обернена хугстинiвська, вотсон-крикiвська та обернена вотсон-крикiвська пара. Їхня сумарна заселенiсть за нормальних умов становить 99,9%.

Впервые квантово-химическими методами на уровне теории MP2/6-311++G(2df,pd)//B3LYP/6-311++G(d,p) получено полное семейство водородно-связанных пар оснований ДНК m¹Thy · m⁹Ade, метилированных по гликозидному атому азота, насчитывающее 32 структуры. Установлено, что хугстиновская пара соответствует глобальному минимуму свободной энергии Гиббса, рядом с которым в диапазоне энергий 0–1,20 ккал/моль располагаются еще три локальных минимума обратная хугстиновская, вотсон-криковская и обратная вотсон-криковская пара. Их суммарная заселенность при нормальных условиях составляет 99,9%.

The complete family of hydrogen-bound base pairs of DNA m¹Thy · m⁹Ade methylated by glycosidic linkages is obtained by quantum-chemical methods on MP2/6-311++G(2df,pd)//B3LYP/6-311 ++G(d,p) levels of theory for the first time. The total number is 32 different structures. It is first found that the Hoogsten pair corresponds to the global minimum of the Gibbs free energy, near which three couples (reverse Hoogsten, Watson–Crick, and reverse Watson–Crick ones) in the energy interval 0–1.20 kcal/mol are located. Their combined occupancy under normal conditions is 99.9%.