Abstract

Background: As Yu.P. Blagoi, the memory of who is dedicated to this work, once said: "The molecular structure of DNA — the famous double helix — is stabilized by water molecules and metal ions". The central, key interaction that determines both the double-helix structure of DNA and its functioning (the genetic code, replication, mutagenesis) is hydrogen-bonded interaction. Objectives: Demonstration of the diverse manifestations of the hydrogen bond in the structure and functioning of DNA. Materials and Methods: A computer simulation based on the density functional method was used. Results: This paper identifies a wide range of hydrogen-bonded interactions that determine key aspects of both DNA structures and functional features related to heredity (replication, mutagenesis). Conclusions: The preopeness of DNA base pairs with an embedded water molecule on the exterior hydrogen bond create more favorable conditions for proton transitions between bases along the central hydrogen bond. In this case, the hydrogen bonds of the bases to a lesser extent hinder the transition of the proton due to the smaller electrostatic repulsion (due to a larger distance) between them. Therefore, the preopened pairs are likely to form tautomeric forms of nucleic acid bases and to originate a probable mechanism for the formation of point mutations in DNA. At the same time, the central hydrogen bonds with the imino groups of bases in pairs remain intact.

Highlights

  • The memory of who is dedicated to this work, once said: "The molecular structure of DNA — the famous double helix — is stabilized by water molecules and metal ions"

  • This paper identifies a wide range of hydrogen-bonded interactions that determine key aspects of both DNA structures and functional features related to heredity

  • The hydrogen bonds of the bases to a lesser extent hinder the transition of the proton due to the smaller electrostatic repulsion between them

Read more

Summary

ДИСКУСІЙНІ МАТЕРІАЛИ

Памяти которого посвящается настоящая работа: «Молекулярная структура ДНК — знаменитая двойная спираль — стабилизируется молекулами воды и ионами металлов». Центральным, ключевым взаимодействием, определяющим как двухспиральное строение ДНК, так и ее функционирование (генетический код, репликация, мутагенез), есть водородно-связанное взаимодействие. Демонстрация многообразных проявлений водородной связи в структуре и функционировании ДНК. В работе представлен широкий спектр водородно-связанных взаимодействий, определяющих ключевые стороны как структуры ДНК, так и функциональные особенности, относящиеся к наследственности (репликация, мутагенез). С одной стороны, в приоткрытых парах со встроенной молекулой воды на внешней водородной связи создаются более благоприятные условия для переходов протонов между основаниями по центральной водородной связи. В этом случае водородные связи оснований в меньшей степени препятствуют переходу протона из-за меньшего электростатического отталкивания (большего расстояния) между ними. При этом центральные водородные связи с участием иминогрупп оснований в парах остаются неповрежденными.

Background
СТРУКТУРА ДНК
СТРУКТУРА ДНК И МУТАЦИИ
Отнюдь непраздным здесь является вопрос об устойчивости таутомерной пары
Full Text
Paper version not known

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.