Molecular structure and vibrational spectra of isolated nucleosides at low temperatures

Анотація

Розглянуто застосування різних методів “action spectro-scopy” та спектроскопії поглинання для дослідження структури біологічних молекул та їх складових фрагментів в ізольованому стані. Основну увагу приділено результатам, що досягнуті у вивченні нуклеозидів, які є структурними одиницями ДНК, РНК. Продемонстровано, що сучасні методи спектроскопії з використанням низьких температур дозволяють реєструвати коливальні спектри ізольованих нуклеозидів в нейтральній або іонізованої формі. Показано, що деякі нуклеозиди можуть бути переведені в газову фазу шляхом тривалого випаровування з комірки Кнудсена без термічного розкладання. Охолодження молекул до кріогенних температур грає важливу роль в цих дослідженнях. Завдяки швидкому охолодженню конформаційна рівновага газової фази між син- та анти- підмножинами нуклеозидів зберігається при заморожуванні в інертних матрицях. Усередині цих підмножин можуть відбуватися процеси інтерконверсії між низько бар’єрними конформерами при охолодженні. В інертних матрицях при 6 К підмножини син-конформерів дезоксірібонуклеозидів в основному заморожуються з C2′-ендо- структурою дезоксірібозного кільця. Структури молекулярних іонів нуклеозидів сильно відрізняються від їх нейтральних форм. Зокрема протонування призводить до домінування енольних форм тимідину, а також син-конформацій аденозину, які стабілізовані внутрішньомолекулярним водневим зв’язком N3H⁺•••O5.