Charakterystyka międzycząsteczkowych oddziaływań analogów komplementarnych par zasad azotowych nukleotydów na podstawie analizy rozkładu gęstości elektronowych kryształów

By | 2019-03-12

Urszula Budniak, Diamond Grant, 31.05.2012 – 30.11.2015,
Polish Ministry of Science and Higher Education

Budowa cząsteczek, a co za tym idzie ich właściwości są silnie związane z pełnionymi przez nie funkcjami. Użytecznym narzędziem do zdobywania informacji na temat struktury związku jest dyfrakcja promieniowania rentgenowskiego. Celem zaproponowanego projektu jest scharakteryzowanie natury słabych oddziaływań w układach zmodyfikowanych zasad azotowych, a także określenie zmienności parametrów gęstości elektronowej tych cząsteczek pod wpływem otoczenia. Cel ten zamierza się osiągnąć poprzez zastosowanie nowoczesnych metod analizy strukturalnej, wspartej obliczeniami kwantowo-mechanicznymi, do badania kryształów i kokryształów tworzonych przez wybrane zasady azotowe.

Zadania badawcze obejmą:

  1. Zaprojektowanie i krystalizację serii układów zmodyfikowanych zasad azotowych.
  2. Niskotemperaturowe pomiary strukturalne oraz udokładnienie struktur z wykorzystaniem asferycznych atomowych czynników rozpraszania.
  3. Eksperymentalne i teoretyczne wyznaczenie rozkładu gęstości elektronowej i jego analiza topologiczna.
  4. Charakterystyka energetyczna sieci krystalicznych badanych układów wraz z analizą motywów sieciowych (obliczenia teoretyczne).

Analiza rozkładu gęstości elektronowej oraz szereg obliczeń kwantowych pozwolą na określenie rodzaju i siły oddziaływań międzycząsteczkowych, właściwości elektrostatycznych cząsteczek, a także umożliwią oszacowanie energii stabilizacji sieci krystalicznej i motywów w niej występujących. Wyniki zostaną odniesione do naturalnych zasad azotowych. Umożliwi to określenie udziału poszczególnych typów oddziaływań w stabilizacji helisy DNA, a co się z tym wiąże ich wpływu na funkcjonowanie kwasów nukleinowych. Określenie wpływu modyfikacji zasad azotowych na DNA może prowadzić do lepszego poznania procesów biologicznych oraz do umiejętności projektowania potencjalnych nowych leków.