MLÁDEK, Arnošt, Judit ŠPONEROVÁ, Petr JUREČKA, Pavel BANÁŠ, Michal OTYEPKA, Daniel SVOZIL a Jiří ŠPONER. Conformational Energies of DNA Sugar Phosphate Backbone: Reference QM Calculations and a Comparison with Density Functional Theory and Molecular Mechanics. Journal of Chemical Theory and Computation. 2010, roč. 6/2010, č. 12, s. 3817-3835. ISSN 1549-9618.
Další formáty:   BibTeX LaTeX RIS
Základní údaje
Originální název Conformational Energies of DNA Sugar Phosphate Backbone: Reference QM Calculations and a Comparison with Density Functional Theory and Molecular Mechanics
Název česky Konformační energie cukr fosfátové páteře DNA: Referenční kvantově-chemické výpočty a porovnání s metodami hustotního funkcionálu a molekulové mechaniky
Autoři MLÁDEK, Arnošt (203 Česká republika, domácí), Judit ŠPONEROVÁ (348 Maďarsko, domácí), Petr JUREČKA (203 Česká republika), Pavel BANÁŠ (203 Česká republika), Michal OTYEPKA (203 Česká republika), Daniel SVOZIL (203 Česká republika) a Jiří ŠPONER (203 Česká republika, garant, domácí).
Vydání Journal of Chemical Theory and Computation, 2010, 1549-9618.
Další údaje
Originální jazyk angličtina
Typ výsledku Článek v odborném periodiku
Obor 10610 Biophysics
Stát vydavatele Česká republika
Utajení není předmětem státního či obchodního tajemství
Impakt faktor Impact factor: 5.138
Kód RIV RIV/00216224:14310/10:00046151
Organizační jednotka Přírodovědecká fakulta
UT WoS 000285217000018
Klíčová slova česky Cukr-fosfátová páteř Kvantová chemie
Klíčová slova anglicky Sugar-phosphate backbone Quantum chemistry
Změnil Změnil: RNDr. Mgr. et Mgr. Arnošt Mládek, Ph.D., učo 175116. Změněno: 19. 1. 2011 13:43.
Anotace
The study investigates electronic structure and gas-phase energetics of the DNA sugar-phosphate backbone via advanced quantum chemical (QM) methods. The analysis has been carried out on biologically relevant backbone conformations composed of 11 canonical BI-DNA structures, 8 pathological structures with alpha/gamma torsion angles in the g+/t region, and 3 real noncanonical gamma-trans structures occurring in the loop region of guanine quadruplex DNA. The influence of backbone conformation on the intrinsic energetics was primarily studied using a model system consisting of two sugar moieties linked together via phosphodiester bond (SPSOM model). In order to get conformation of the studied system fully under control, for each calculation we have frozen majority of the dihedral angles to their target values. CCSD(T) energies extrapolated to the complete basis set were utilized as reference values. However, the calculations show that inclusion of higher-order electron correlation effects for this system is not crucial and complete basis set second-order perturbation calculations are sufficiently accurate. The reference QM data are used to assess performance of ten contemporary density functionals with the best performance delivered by the PBE-D/TZVPP combination along with the Grimmes dispersion correction, and by the TPSS-D/6-311++G(3df,3pd) augmented by Jurečkas dispersion term. In addition, the QM calculations are compared with molecular mechanics (MM) model based on the Cornell et al. force field. The destabilization of the pathological g+/t conformers with respect to the reference canonical structure and the network of intramolecular CH...O interactions were investigated by means of natural bond orbital analysis (NBO) and atoms-in-molecules (AIM) Bader analysis. Finally, four additional model systems of different sizes were assessed by comparing their energetics to that of the SPSOM system. Energetics of smaller MOSPM model consisting of a sugar moiety linked to a phosphate group and capped with methyl and methoxy group on 5- and 3-end, respectively, is fairly similar to that of SPSOM while the role of undesired intramolecular interactions is diminished.
Návaznosti
LC06030, projekt VaVNázev: Biomolekulární centrum
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Biomolekulární centrum
MSM0021622413, záměrNázev: Proteiny v metabolismu a při interakci organismů s prostředím
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, Proteiny v metabolismu a při interakci organismů s prostředím
VytisknoutZobrazeno: 26. 4. 2024 02:49