核酸塩基の損傷を修復するメカニズムを明らかにするための理論的研究

阐明核碱基损伤修复机制的理论研究

• 批准号: 08640663
• 负责人: 相田 美砂子
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: National Cancer Center Research Institute and Research Center for Innovative Oncology, National Cancer Center Hospital East
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08640663/
• 关键词: 非経験的分子軌道法; 分子動力学; 核酸塩基; チミンダイマー; チミン; 基準振動解析; パッカリング; ペプチド

DNAを構成する4種の塩基は、その組み合わせがDNAの高次構造を決定するだけでなく、酵素との認識反応の中心でもある。DNAの光照射によって形成されるチミンダイマーは、DNAの複製過程の障害となり突然変異を引き起こしうる。本研究では、この損傷塩基の特質とこれを元の塩基に戻すメカニズムについて、非経験的分子軌道法と分子動力学法を用いて明らかにした。まず、元のチミンの振動モード、IR強度、およびラマン強度を非経験的分子軌道法によって計算することによってチミンに特有な吸収の振動モードを特定し、実測のスペクトルを解釈することができた。さらに、チミンダイマーについても同様の計算を行い、チミンダイマーに特有な振動モードを特定した。チミンダイマーにおいて形成されている四員環はパッカリングによって二つの安定構造を示す。チミンダイマー単独の場合はその二つの構造は本質的に同等であるが、DNA中においては異なる高次構造を引き起こす。この二つの構造の変換の障壁の高さは数kcal/mol程度であり、また、この障壁はチミンダイマーがラジカルカチオンになるとさらに低くなる。チミンダイマーが元の二つのチミンに戻る反応は軌道の対称性によると禁制反応であるが、ラジカルカチオンとなることによって容易に進行する。したがって、チミンダイマーと特異的に電子をやりとりする分子の存在が、この修復反応が容易に進行するためには必須である。生体高分子の構造は、回りの分子との相互作用によって変化する。プロリン残基の五員環はその環境に依存してパッカリングのしやすさが変わることを、独自に導出しているポテンシャル系を用いた分子動力学法計算から明らかにし、さらに、NMRによる実測によってそれを実際に確認した。独自に導出しているポテンシャル系はこのような構造変化を表現することができ、生体高分子の特異的相互作用の解明に重要な役割を果たす。

DNA is composed of four kinds of bases, and the combination of them determines the higher-order structure of DNA. DNA light irradiation causes damage to the DNA replication process. In this study, the properties of the damage matrix were studied by using molecular orbital method and molecular dynamics method. The vibration of the element, the IR intensity, and the intensity of the element are calculated by the molecular orbital method, and the vibration of the element is determined. In addition to the above, the calculation of the number of particles in the particle is carried out in a specific manner. A four-member ring is formed in the middle of the ring. A stable structure is shown in the middle of the ring. In the case of DNA, the structure of the two groups is essentially the same, and the structure of the DNA is different. The structure of these two barriers varies from high to low in kcal/mol. It is easy to carry out the symmetry of the orbit. The existence of molecules that are specific to the electron, and the ease with which they are repaired, are essential. The structure of living polymers is transformed by molecular interactions. The environmental dependence of the five-membered ring of the residue was determined by molecular dynamics calculation. The results of the interaction between the two molecules are discussed.

项目成果

Akira Naito.: "Three-dimensional Structures of Crystalline N-Acetyl-Pro-Gly-Phe as Revealed by ^<13>C-REDOR.X-Ray Diffraction.and Molecular Dynamics Calculation" Journal of Physical Chemistry. 100. 14995-15004 (1996)

Akira Naito.：“^13C-REDOR.X射线衍射和分子动力学计算揭示的结晶N-乙酰基-Pro-Gly-Phe的三维结构”物理化学杂志。

Masamichi Tsuboi: "Raman scattering tensors in thymine molecule from an ab initio MO calculation" Spectrochimica Acta. (in press).

Masamichi Tsuboi：“从头开始 MO 计算中胸腺嘧啶分子的拉曼散射张量”Spectrochimica Acta。

M.Kodama: "Free radical chemistry of cigarette smoke and its implication in human cancer" Anticancer Research. (in press).

M.Kodama：“香烟烟雾的自由基化学及其对人类癌症的影响”抗癌研究。

Misako Aida: "Vibrational modes in thymine molecule from an ab initio MO calculation" Spectrochimica Acta. (in press).

Misako Aida：“从头开始 MO 计算的胸腺嘧啶分子振动模式”Spectrochimica Acta。