О квантовохимической природе стереохимической нежесткости канонических нуклеотидных оснований

Полуэмпирическими квантовохимическими методами AM 1 и МN DO/ H в режиме оптимизации всех структурных параметров с нормой градиента < 0.01 исследована интерконверсия канонических нуклеотидных оснований – аденина, гуанина и цитозина, а именно: плоскостная инверсия и анизотропное внутреннее вращение аминогруппы вокруг экзоциклической связи C-N, а также структурные возмущения при протонировании оснований. Проанализирован характер взаимосогласованного релаксационного поведения существенных структурных параметров, которые описывают конфигурацию валентных связей аминного атома азота и соседней с ним двойной связи C-N. Установлено, что основным электронным фактором, определяющим структурно-динамические свойства экзоциклической аминогруппы канонических нуклеотидных оснований, как и самих оснований, является рπ-сопряжение неподеленной электронной пары аминного атома азота с рπ-электронной системой кольца. Кроме того, заметную роль играют другие внутримолекулярные взаимодействия – внутримолекулярные Н-связи, в первую очередь, типа NH...N, стерический фактор, а также электростатическое отталкивание. неподеленных электронных пар соседних (экзоциклического и эндоциклического) атомов азота. Они определяют как неэквивалентность связей NH аминогруппы и несимметричную ее ориентацию относительно кольца в основном состоянии, так и анизотропный характер внутреннего вращения аминогруппы