转移核糖核酸的大分子结构如何稳定吗

新超快光谱和深入的理论计算结果表明,复杂的折叠结构稳定tRNA的镁离子与磷酸基的RNA直接接触表面。

RNA结构由长序列的核苷酸是由nucleobase,例如,腺嘌呤、尿嘧啶、胞嘧啶、鸟嘌呤,带负电荷的磷酸基,糖单元。磷酸基的糖形式的支柱存在折叠结构的大分子在细胞环境中,所谓的三级结构。tRNA的三级结构从酵母已经由x射线衍射,如图1所示。维持这个结构,其细胞功能的基本前提,带负电荷的磷酸基之间的电动斥力需要补偿由带正电的离子和水分子的环境。这是如何工作的在分子水平上迄今仍不清楚,有冲突的照片离子和水科学文献中的安排和交互。

科学家们已经确定在柏林Max-Born-Institute接触对带正电的镁离子和带负电的磷酸基的决定性的结构元素的静电能量最小化tRNA,因此,稳定其三级结构。他们的研究已经发表在《物理化学学报B,结合光谱实验和分子相互作用的详细理论计算和动力学。

磷酸基作为非侵入性的分子振动之间的耦合探针tRNA及其水环境。这种振动的频率和红外吸收强度直接反映了与离子和水分子的相互作用。振动光谱的tRNA样品不同的镁含量与二维红外光谱在飞秒时域允许识别特定的本地几何图形的磷酸基两离子和水壳(图2)。中镁离子的存在的直接邻居一个磷酸基磷酸转移不对称伸缩振动更高频率和生成一个特征红外吸收带用于检测分子的物种。

实验在不同浓度的镁离子显示单个tRNA六接触离子对结构形式,优先在位置相邻的磷酸基之间的距离很小,相应的负电荷密度高。接触离子对降低静电能量做出决定性的贡献,因此,稳定三级tRNA结构。这张照片是在定量确认通过深入的理论分析。离子对电子力量强加于附近的水分子,东方空间,又减少了静电能量。相比之下,移动离子的水五到六层左右tRNA做出一个更小的贡献稳定tRNA结构。

新的结果详细定量了解电气性能的一个关键的生物分子。他们强调阐明相关的高相关性的分子探针分子相互作用和理论描述在分子水平上的必要性。

参考:Schauss J,茶室,芬格赫特BP Elsaesser t .镁接触离子稳定转移核糖核酸的三级结构:静电学映射到二维红外光谱和理论模拟。期刊。化学。B。2020年。doi:10.1021 / acs.jpcb.0c08966

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