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J-GLOBAL ID：201702234038137675   整理番号：17A0790641

疎水性核酸塩基と天然DNA核酸塩基はどのように違うか? QM計算およびMDシミュレーションによる構造的特徴および二重鎖特性の比較

How do hydrophobic nucleobases differ from natural DNA nucleobases? Comparison of structural features and duplex properties from QM calculations and MD simulations

著者 (4件)： Negi Indu (Computational Biochemistry Laboratory, Department of Chemistry and Centre for Advanced Studies in Chemistry, Panjab University, Chandigarh, 160014, India. [e-mail]) ,  Kathuria Preetleen ,  Sharma Purshotam ,  Wetmore Stacey D.
資料名： Physical Chemistry Chemical Physics  (Physical Chemistry Chemical Physics)
巻： 19  号： 25  ページ： 16365-16374  発行年： 2017年 
JST資料番号： A0271C  ISSN： 1463-9076  CODEN： PPCPFQ  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 4種類の非天然型塩基対(FEMO:5SICS,MMO2:5SICS,NaM:5SICS及びTPT3:NaM)を構成する5種類の疎水性核酸塩基(FEMO,MMO2,NaM,5SICS及びTPT3)の構造およびエネルギー特性を系統的にキャラクタリゼーションするため計算的手法(DFT及びMDシミュレーション)を用いた。これらの疎水性塩基は,DNA二重鎖において,天然型塩基の間に入れると複製されることが明らかになっているが,TPT3:NaM対が最も高い複製の忠実度及び効率を示した。疎水性塩基を含むヌクレオシドのアンチグルコシド結合の優先配向は,化学構造が違っても,天然型ヌクレオシドと類似していることが,本研究によるQM計算結果により示唆された。しかしながら,塩基間に水素結合を形成できないので,疎水性塩基対は,本来,非平面で歪んだ構造を好む。これらの多くはπ-πスタッキング相互作用により安定化するものである。さらに,疎水性塩基と天然型塩基の間の本質的なスタッキング能力は二つの天然型塩基の間の関係と類似している。これは疎水性塩基を含んだDNA二重鎖のおけるスタッキング相互作用の強さが天然型DNAに匹敵する可能性が高いことを示している。しかしながら,単離した塩基対構造とは対照的に,MDシミュレーションから次のことが示唆された。即ち,疎水性塩基対は構造が種々変化し,変化する範囲はスタッキング構造(5SICS:FEMO)から平面に近い構造(5SICS:NaM及SICS:MMO2),さらに平面構造(TPT3:NaM)まで及んだ。その結果,改変部位での二重鎖構造は,疎水性塩基対の種別により異なる特徴を示した。ここでは天然型DNAに比べてTPT3:NaM塩基対が最も少ない構造変化を起こす。全体的にみて,疎水性塩基対を含有するDNAについての計算結果から,これによりTPT3:NaM塩基は,他の疎水性塩基対に比べて,複製中により高い忠実度及び効率を示すことが実験にて観察されたことが説明できた。この種の非天然型核酸塩基の本質的特性及び二重鎖特性を説明できる,構造に関する有用な情報を提供することで,本研究は,改良型疎水性類似物設計の一助となるものである。Copyright 2017 Royal Society of Chemistry All Rights reserved. Translated from English into Japanese by JST

シソーラス用語： *核酸塩基 ,  *ヌクレオチド配列 ,  *DNA【核酸】 ,  量子論 ,  計算機シミュレーション ,  密度汎関数法 ,  疎水性 ,  DNA複製 ,  *優先配向 ,  分子間相互作用 ,  π電子 ,  *積層構造 ,  立体配座 ,  天然材料 ,  平面構造 ,  塩基対
準シソーラス用語： 量子力学 ,  分子動力学シミュレーション ,  二本鎖DNA ,  π-πスタッキング ,  π-π相互作用【分子】 ,  構造変化

分類 (1件)： 核酸一般  (EB04010U)

物質索引 (6件)： イソキノリン-1(2H)-チオン ,  6-メチルイソキノリン-1(2H)-チオン ,  1-メトキシ-3-メチルベンゼン ,  2-メトキシナフタレン ,  2-エチニル-1-フルオロ-4-メトキシベンゼン ,  チエノ[2,3-c]ピリジン-7(6H)-チオン

タイトルに関連する用語 (7件)： 疎水性 ,  核酸塩基 ,  DNA ,  計算 ,  MDシミュレーション ,  構造的特徴 ,  重鎖