нуклеотиды

НУКЛЕОТИДЫ (нуклеозидфосфаты)

эфиры фосфорной кислоты и нуклеозидов по одному или неск. гидроксилам остатка моносахарида; в более широком смысле-соед., в которых моносахаридный остаток нуклеозида или его неприродного аналога этерифицирован одной или неск. моно- или олигофосфатными группами. В зависимости от природы нуклеозида различают рибо- и дезоксирибонуклеотиды, пиримидиновые и пуриновые Н.

Обычно используют сокращенные обозначения Н. Например, аденозин-5'-монофосфат, или адениловую кислоту [см. формулу аденозина в ст. нуклеозиды, Y = Р(О)(OH)₂], обозначают 5'-АМФ, или AMP; аденозин-5'-дифосфат [Y = Р(О)(ОН)—ОР(О)(OH)₂]-АДФ, или ADP; 2'-дезоксицитидин-5'-три-фосфат [формула дезоксицитидина, Y = Р(О)(ОН)ОР(О)(ОН) —ОР(О)(OH)₂]-дЦТФ, или dCTP.

Спектральные характеристики Н. определяются нуклео-зидным компонентом. Помимо значений рK_а, связанных с нуклеозидной частью молекулы, Н. имеют значения рK_а ок. 1 −2 и 7, соответствующие двум ступеням ионизации фосфатной группы. Величина второй константы ионизации возрастает примерно на 0,5 при переходе от моно- к дифосфату и далее к трифосфату. В результате первичной диссоциации уже при низком значении pH от каждой фосфорной группы отщепляется по одному протону. Вблизи нейтральных значений pH от концевого фосфата отщепляется второй протон. Поэтому в физиол. условиях отрицат. заряд Н. на единицу больше числа фосфатных остатков в молекуле.

Длина эфирной связи Р—О в фосфатной группе Н. (ок. 0,16 нм) меньше длины обычной простой связи (0,171 нм); т. е. вклад p-связи близок к 35%. Вследствие sр²-гибридиза-ции валентный угол при атоме кислорода в группировке Р—О—R увеличен до 118–120° и вращение вокруг связи C—O более заторможено, чем вокруг связи Р—О. Почти все торсионные углы в молекуле Н. коррелируют между собой. Обычно Н. конформационно менее подвижны, чем нуклеозиды, что не исключает наличия неск. конформации в динамич. равновесии, но сказывается на их относит. заселеннести. В особенности это относится к вращению вокруг N-гликозидной связи и связи между атомами С-4'—С-5'. Конформации Н. (как и нуклеозидов) стабилизируются взаимод. С—Н-атомов основания с 5'-О; в нуклеозид-5'-фосфатах фосфатная группа делает этот атом более электроотрицательным, чем в нуклеозиде, что повышает стабилизирующий эффект.

Наряду с хим. свойствами, общими со свойствами нуклеозидов, Н. характеризуются рядом особенностей. В присут. конденсирующих реагентов (напр., карбодиимидов) нуклеозид-монофосфаты способны претерпевать внутримол. этерифи-кацию (фосфорилирование) с образованием циклических 3',5'- или 2',3'-фосфатов (см., напр., аденозинмонофосфат циклический) или же межмол. дегидратацию, приводящую, в зависимости от условий, к динуклеозидпирофосфатам или продуктам олиго- и поликонденсации (олиго- и полинуклео-тидам). Действие аналогичных реагентов превращает ну-клеозидтрифосфаты в циклич. триметафосфаты. Фосфорилирование по своб. гидроксилам или имеющимся остаткам фосфорной кислоты приводит к разл. полифосфатам. Фосфатная группа в Н. может быть отщеплена действием ферментов (фосфатаз), что приводит к нуклеозидам, проалкилирована (наряду с N-атомами) с образованием преим. моноэфиров Н. или же превращена в фосфамидную группу.

Н. — мономерные звенья и промежут. продукты биосинтеза нуклеиновых кислот и нуклеотидкоферментов (см. коферменты), участники мн. др. процессов в обмене веществ (см., напр., аденозинфосфорные кислоты), исходные вещества для хим. и хим.-ферментативного синтеза олиго- и полинуклеотидов. Они широко применяются в биол. исследованиях. Так, мн. нуклеозид-5'-трифосфаты, модифицированные по моносахаридному остатку (с заменой гидроксила в положении У на атом Н, др. атом или группу), включаются с помощью полимераз в цепь нуклеиновой кислоты, обрывая ее рост (терми-нация цепи). Благодаря этому такие Н. широко используют при выяснении первичной структуры нуклеиновых кислот (метод Сенгера).

Нуклеозид-5'-трифосфаты во мн. случаях являются био-активир. формами физиологически активных нуклеозидов; последние благодаря отсутствию заряда эффективнее проникают через клеточную мембрану и, т. обр., служат средством доставки Н. в клетку.

Некоторые Н., напр. АТФ, применяют в медицине.

• см. также гуанозинтетрафосфат

^{Лит.: Зенгер В., Принципы структурной организации нуклеиновых кислот, пер. с англ., М.,1987. См. также лит. при ст. нуклеозиды.}

_{Ю. А. Берлин}