Ab initio исследование водородных связей пары аденин–тимин в различных ориентациях^*

Аннотация

Для исследования свойств водородных связей аденин–тиминовой (А–Т) пары в газообразной фазе для девяти различных форм пар были выполнены квантово-химические расчеты. Детальное описание структуры, распределения зарядов и энергии A-T-пар проведено на основе ab initio теоретического анализа как в обычном хартри-фоковском (HF) приближении, так и в приближении функционала матрицы плотности в варианте B3LYP-потенциала, с использованием 3–21G*, 6–31G*, 6–31G** и 6–31++G** базисных наборов. Для коррекции рассчитываемых значений энергий взаимодействия между аденином и тимином были учтены базисные суперпозиционные ошибки (BSSE), оцениваемые по методу уравновешивающих функций. При этом азотистые основания рассматривались как отдельные фрагменты водородно-связанного комплекса. Рассчитанные расстояния между донорным и акцепторным атомами в уотсон-криковской A–T-паре оказались в хорошей корреляции с экспериментальными усредненными данными, установленными по 21 структуре ДНК высокого разрешения. Так, теоретические расстояния между (N2…H23–N19), (N8–H13…O24) и (C1…O18) на уровне B3LYP/6–31G** квантово-химических оценок составили соответственно 2,84, 2,94 и 3,63 Å, что согласуется с экспериментальными значениями (2,82, 2,98 и 3,52 Å). Энергия взаимодействия уотсон-криковской A–T-пары составила –13,90 и –10,24 ккал/моль на уровнях B3LYP/6–31G** и HF/6–31G** соответственно. В то же время энергия взаимодействия модельной A–T-пары (9) оказалась наибольшей по сравнению с другими и составила –18,28 и –17,26 ккал/моль, а энергия взаимодействия модельной пары (2) оказалась меньше остальных и равна –13,53 и –13,03 ккал/моль на уровнях B3LYP/6–31G** и B3LYP/6–31++G** соответственно. Теоретическое, B3LYP/6–31G**, значение энтальпии Н-связывания уотсон-криковской А–Т-пары, равное –14,4 ккал/моль, соответствует значениям, полученным экспериментальным путем, а именно значению –12,1 ккал/моль (с отклонением –2,3 ккал/моль). Значения BSSE варьируют в достаточно широких пределах (0,6–9,85 ккал/моль).

Текст статьи

Пожалуйста, введите код, чтобы получить PDF файл с полным текстом статьи: