Гликозидная связь в нуклеотидах
В нуклеозидах и нуклеотидах N-гликозидная связь - это связь между 1-м углеродным атомом сахара - пентозы и атомом N1 пиримидина или N9 пурина. N-гликозидная связь имеет бета- конфигурацию.
Для пиримидиновых нуклеозидов длина связи С1'-N максимальна и составляет 1.52 А при торсионном угле вращения, определяемом через атомы - (О4'- С1'- N1 - С2), и равным примерно 180 град. По мере его приближения к -140 град. длина N-гликозидной связи уменьшается до 1.48 А практически линейно ( Lin G.H.-Y. ea, 1971 , Lo A. ea, 1975 ).
В пуриновых нуклеозидах длина гликозидной связи менее вариабельна и составляет примерно 1.46 А ( Hingerty B. and Saenger W., 1976 )
Нуклеотиды
Нуклеотиды представляют собой фосфорнокислые эфиры нуклеозидов , в которых фосфорная кислота связана сложноэфирной связью с одной из свободных гидроксильных групп сахарного кольца .
Фосфорилирование дезоксирибонуклеозида может осуществляться по положениям С3' и С5'( система нумерации атомов в нуклеотидах дана в разделе " Нуклеиновые кислоты: символы "), так как атомы С1' и С4' включены в фуранозное кольцо, а атом С2' не имеет гидроксильной группы. Оба типа замещенных фосфатов найдены в дезоксирибонуклеозидах, выделенных после гидролиза ДНК .
В РНК только положения 1'и 4'недоступны для этерификации, зaмещение же по С2', С3' и С5' возможно.
Нуклеотиды являются сильными кислотами. Они называются, со- ответственно, адениловой, гуаниловой, тимидиловой, цитидиловой и уридиловой кислотами. С помощью фосфатных групп могут образовываться также циклические диэфиры нуклеозидов путем формирования фосфородиэфирных связей между 2'- и 3'-гидроксилами или между 3'- и 5'-гидроксилами в рибонуклеотидах и между 3'- и 5'-гидроксилами в дезоксирибонуклеотидах. Одним из таких диэфиров является аденозин-3',5'-циклофосфат (3',5'-АМР, сАМР, А>p), который играет важную роль так называемого "второго посредника". В богатых энергией ди- и трифосфатах олигофосфатный остаток присоединяется к сахару по 5'-положению; в результате образуется, например, аденозинтрифосфат (ATP, pppA, Ado-5'PPP). В зависимости от степени гидролиза аденозинтрифосфата могут образоваться аденозиндифосфат (ADP, ppA) или аденозинмонофосфат- адениловая кислота (5'-AMP). Аналогичным образом образуются олигофосфаты других нуклеотидов. Все они играют важную роль в биосинтезе полинуклеотидов. Особое место занимает кофермент никотинамид- адениндинуклеотид (NADP+), состоящий из разделенных пирофосфатной группировкой Ado и никотинамидрибозида (Nir): Ado-5'PP5'-Nir.
Нуклеотидный состав
Для двухцепочечных молекул ДНК всегда мольные доли аденина и тимина равны, также как и мольные доли гуанина и цитозина. Этот факт, открытый и изученный Э.Чаргаффом ( правила Чаргаффа ), был одним из важнейших среди тех данных, которые привели к открытию двойной спирали ДНК. Он означает, что для описания состава молекулы ДНК необходима только одна переменная - мольная доля G+C. GC-содержание природных ДНК существенно различается. Для ДНК некоторых бактерий это 75%, у животных молекула ДНК содержит 40-45% GC, причем ДНК близких организмов обычно имеют сходный GC- состав. Сателлитная ДНК краба, например, содержит всего 5% GC. Биологическая роль таких сателлитов недостаточно ясна, но известно, что они состоят из регулярно повторяющихся коротких последовательностей. Видимо, существование столь широкого интервала значений GC-содержания без потери способности организмов хранить необходимую генетическую информацию возможно благодаря вырожденности генетического кода и тому факту, что часть ДНК не кодирует никаких белковых последовательностей ( Кантор Ч. и Шиммел П., 1984 ).
В состав некоторых ДНК входят необычные основания, например, в ДНК Т-четных фагов преобладает глюкозилированный 5-гидрокси- метилцитозин. Он образует с гуанином такие же пары оснований, и правила Чаргаффа остаются справедливыми. ДНК фага SP2 содержит урацил вместо тимина. Некоторые основания отдельных ДНК метилированы, такая модификация служит механизмом защиты против внутриклеточных рестриктаз.
Большинство природных молекул РНК являются одноцепочечными, правила Чаргаффа выполняются лишь для небольшого числа двухнитевых вирусных РНК.