Konformationsbestimmung der 2′OH‐Gruppe in RNA durch NMR‐Spektroskopie und Dichtefunktionalrechnungen
Konformationsbestimmung der 2′OH‐Gruppe in RNA durch NMR‐Spektroskopie und Dichtefunktionalrechnungen
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NMR 光谱和功能研究中 RNA 2′OH 基团的信息最佳化
DOI：
10.1002/ange.201007844
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发表时间：
2011
影响因子：
--
通讯作者：
Harald Schwalbe
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Senada Nozinovic;Puneet Gupta;B. Fürtig;C. Richter;Sandor Tüllmann;Elke Duchardt‐Ferner;Max C. Holthausen;Harald Schwalbe
在DNA和RNA之间的差异是一种功能、结构和化学多样性的差异，这对RNA世界的进化至关重要。[1]该zusätzliche 2о OH-Gruppe beeinflusst die Konformation der Zuckereinflux und verleiht RNA katalytische Aktivität，reduziert aber gleichzeitig ihre chemische Stabilität. Ferner kann die Hydroxygruppe nichtkanonische Strukturregion durch Wasserstoffbrücken stabilisieren，and sie ist dafür verantwortlich，dass sich in kanonischen Doppelstrangstrukturen ein geordnetes Wassernetzwerk über die kleine Furche spannt. [2]这是伟大的利益，该结构的20 OH-集团的实验，以最好的。Molekulardynamik（MD）-Simulationen sagen bei Vorliegen einer C3о-endo-Konformation des Zuckers drei bevorzugte Orientierungen der 2о OH-Gruppe aus（Abbildung 1），[3] wohingegen für eine C2о-endo-Konformation ausschließlich Orientierungen in der O3о-Domäne vorausgesagt韦尔登.外循环扭转的实验研究为RNA结构的测定提供了一个大的参考值，因为只有在晶体结构中的2韦尔登可以在规则中确定。Die Neutronenbeugungsanalysis stelt eine alternative Methode zur Bestestimmung von Wasserstoffpositionen dar，jedom gibt es insbesondere für größere RNA努尔eine geringe Anzahl entsprechender Veröffentlichungen.在近几年的研究中，我们对2о OH-基团的温度-NMR进行了结构分析。因此，如果我们不进行进一步的研究，那么羟基组的化学反应就只能在实验室中进行。[4]在用Lösungsmittel方法对RNA进行非线性分析时，不能用韦尔登方法和结构参数方法来确定外环扭转的结构参数，也不能用1 J（C，H）-我们将共同探讨一种全面的方法，以确定Zuckerkonformationen和定向Nukleobasen，2о OH-Gruppen in großen RNA vor.在3 J（H，H）-Kopplungskonstanten中，典型的扭转韦尔登是一个单独的扭转，而1 J（C，H）-Kopplungskonstanten是一个结合的弹簧，[5]它是局部结构的，也是其他扭转韦尔登的影响。[5b，6] Deshalb ließen sich 1J-Kopplungen bislang努尔schwer in konformative Informationen übersetzen.
Im Vergleich zu DNA weist RNA eine erheblich höhere funktionelle, strukturelle und chemische Diversität auf, was als essenziell für die Evolution der RNA-Welt erachtet wird.[1] Die zusätzliche 2оOH-Gruppe beeinflusst die Konformation der Zuckereinheit und verleiht RNA katalytische Aktivität, reduziert aber gleichzeitig ihre chemische Stabilität. Ferner kann die Hydroxygruppe nichtkanonische Strukturregionen durch Wasserstoffbrücken stabilisieren, und sie ist dafür verantwortlich, dass sich in kanonischen Doppelstrangstrukturen ein geordnetes Wassernetzwerk über die kleine Furche spannt.[2] Es ist daher von großem Interesse, die Konformation der 2оOH-Gruppe experimentell zu bestimmen. Molekulardynamik (MD)-Simulationen sagen bei Vorliegen einer C3о-endo-Konformation des Zuckers drei bevorzugte Orientierungen der 2оOH-Gruppe aus (Abbildung 1),[3] wohingegen für eine C2о-endo-Konformation ausschließlich Orientierungen in der O3о-Domäne vorausgesagt werden. Experimentelle Untersuchungen des exocyclischen Torsionswinkels stellen eine große Herausforderung für die RNA-Strukturbestimmung dar, weil die Elektronendichte des Wasserstoffatoms der 2оOH-Gruppe nur in Kristallstrukturen mit einer Auflösung von< 1 bestimmt werden kann und deshalb in der Regel nicht detektierbar ist. Die Neutronenbeugungsanalyse stellt eine alternative Methode zur Bestimmung von Wasserstoffpositionen dar, jedoch gibt es insbesondere für größere RNAs nur eine geringe Anzahl entsprechender Veröffentlichungen. In den letzten Jahren gestatteten Tieftemperatur-NMR-Untersuchungen Konformationsanalysen zur Stellung der 2оOH-Gruppe. Solche Untersuchungen setzen jedoch voraus, dass chemischer Austausch der Hydroxygruppe mit dem Lösungsmittel nur in geringem Umfang auftreten.[4] Nun tauschen 2оOH-Gruppen in nichtkanonischen Bereichen der RNA allerdings schnell Wasserstoffatome mit dem Lösungsmittel aus, sodass entsprechende Signale nicht beobachtet werden können und Messungen der Strukturparameter zur Bestimmung des exocyclischen Torsionswinkels nicht möglich sind.Auf Grundlage der Interpretation von 1J (C, H)-Kopplungskonstanten schlagen wir hier eine allgemein anwendbare Methode zur Bestimmung der Zuckerkonformationen und der Orientierung von Nukleobasen und 2оOH-Gruppen in großen RNAs vor. Im Unterschied zu 3J (H, H)-Kopplungskonstanten, die typischerweise sehr gut einem einzelnen Torsionswinkel zugeordnet werden können, sind 1J (C, H)-Kopplungskonstanten von Bindungslängen abhängig,[5] die ihrerseits von der lokalen Struktur und somit von mehreren Torsionswinkeln beeinflusst werden.[5b, 6] Deshalb ließen sich 1J-Kopplungen bislang nur schwer in konformative Informationen übersetzen.
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计算同核和异核 3J 和 2J 标量耦合的依赖性，以确定 RNA 中的 2-羟基构象。
DOI：
10.1002/anie.200602583
发表时间：
2006
期刊：
Angewandte Chemie (International ed. in English)
影响因子：
--
作者：
Fohrer,Jorg;Reinscheid,Uwe;Hennig,Mirko;Carlomagno,Teresa
通讯作者：
Carlomagno,Teresa
影响因子：
56.9
作者：
Ban, N;Nissen, P;Steitz, TA
通讯作者：
Steitz, TA
影响因子：
16.6
作者：
Cherepanov, Alexey V.;Glaubitz, Clemens;Schwalbe, Harald
通讯作者：
Schwalbe, Harald
来自同时测量的异核标量耦合和 NOE 的螺旋 RNA 中的 2-羟基质子位置。
影响因子：
15
作者：
Ying,Jinfa;Bax,Ad
通讯作者：
Bax,Ad