磷酸二酯模型用于切割核酸

存储和转移生物信息的核酸是磷酸的聚合二酯。蛋白酶，核酸酶对磷酸二酯键的切割是潜在的生物学过程之一。核酸酶的显着催化效率，以及核糖核酸有时作为核酸酶的能力，使得磷酸二酯的切割成为密集机械研究的主题。除了通过pH-速率依赖性，X射线晶体学，氨基酸/核苷酸取代和计算方法对核酸酶的研究之外，使用小分子模型化合物的实验和理论研究仍然起作用。对于小分子，各种基本过程的重要性，如质子转移和金属离子结合，可以阐明用于稳定过渡态的过程，并且进入或离开的亲核试剂的碱性的系统变化使得能够确定过渡态在反应坐标上的位置。这些数据对于基于几种催化实体的协同参与分析酶机制很重要。许多核酸酶是金属酶，小分子模型为构建催化中心模型提供了极好的工具。目前的综述往往是对使用小分子磷酸二酯的机械研究所取得的成果的最新总结。这些数据对于基于几种催化实体的协同参与分析酶机制很重要。许多核酸酶是金属酶，小分子模型为构建催化中心模型提供了极好的工具。目前的综述往往是对使用小分子磷酸二酯的机械研究所取得的成果的最新总结。这些数据对于基于几种催化实体的协同参与分析酶机制很重要。许多核酸酶是金属酶，小分子模型为构建催化中心模型提供了极好的工具。目前的综述往往是对使用小分子磷酸二酯的机械研究所取得的成果的最新总结。

关键词： 乳沟; 脱氧核糖核酸; 动力学; 机制; RNA

核酸是磷酸的聚合二酯，其存储和转移生物信息。在生物系统中，将一个核苷的3'-O桥接到下一个核苷的5'-O的二酯键被多种酶切割[1]。根据酶的不同，DNA的磷酸二酯键被水解为3'-或5'-磷酸，而RNA中的键，除少数例外（首先是RNase H催化的切割）经酯交换成2'， 3'-环磷酸盐，迅速水解成2'-和3'-磷酸盐（图1）。在不存在任何催化剂的情况下，3'，5'-磷酸二酯键在生理条件下非常稳定。据估计，在25°C时，DNA中单个磷酸二酯键水解的半衰期为3000万年，这意味着蛋白质酶，核酸酶能够将磷酸二酯的裂解加速10 17 [2] ]。RNA的磷酸二酯键更加不稳定，因为存在邻近的羟基官能团，其作为分子内亲核试剂，通过5'-连接的核苷的离去导致转磷酸化[3]。pH 6-7和25℃的半衰期约为10年[4,5]，RNase A的酶促切割速度提高3∙10 11倍[6]。有趣的是，RNA磷酸二酯键还受RNA本身的切割，即。通过称为核酶的RNA序列[7]。这些催化序列的长度从所谓的小核酶的70-150个核苷酸变化到大核酶的数百个核苷酸。它们的催化效率比蛋白质酶的温度稍高。

图1： DNA和RNA的磷酸二酯键的酶促切割

显着的催化效率使蛋白质核酸酶和核酶的作用成为密集机械研究的主题。pH-速率依赖性，X-射线结构，氨基酸/核苷酸取代实验和磷酸氧代谢对金属离子辅因子结合的影响已经给出了关于参与底物结合或有助于形成高的残基的宝贵信息。 PO键裂解过程中的能量中间体或过渡态由蛋白质核酸酶[8]或核酶[9,10]组成。基于这些数据，可以通过计算方法比较从反应物到产物的各种途径的能量学[11-14]。尽管如此，使用小分子模型化合物的实验研究在核酸的酶促切割的机理研究中起着重要作用。对于小分子，可以阐明用于稳定过渡态的各种基本过程（例如质子转移和金属离子结合）的重要性，并且进入和离开亲核试剂的碱性的系统变化使得能够确定过渡态的位置。反应坐标。这些数据对于基于几种催化实体的协同参与分析酶机制很重要。用酶进行类似的研究是不可能的，因为即使酶或底物结构的微小变化也可能对酶 - 底物复合物的结构和稳定性产生显着影响。此外，[15-17]。

许多核酸酶是含有两个催化活性金属离子的金属酶。小分子模型为研究金属离子的协同作用和构建催化中心模型提供了极好的工具