Відділ молекулярної та квантової біофізики

Науковий напрямок:

Пошук універсальних фізико-хімічних підвалин специфічності взаємодії між компонентами нуклеопротеїдних комплексів і встановлення ролі прототоропної таутомерії і конформаційної мінливості компонентів нуклеїнових кислот та перенесення протону в елементарних актах білково-нуклеїнового та нуклеїново-нуклеїнового впізнавання.

Сучасні наукові дослідження:

• Методами молекулярної спектроскопії (УФ, ІЧ, КРС, ЯМР) та квантово-хімічними розрахунками різних ступенів наближення досліджується зміна таутомерного статусу нуклеотидних основ під впливом втягування у водневі зв'язки з лігандами пептидної природи та катіонів лужних металів. Подібні зміни таутомерного стану нуклеотидних основ, очікувані під дією гетерогенного оточення в клітині, постулюються як один з механізмів, відповідальних за структурно-динамічні перетворення в білково-нуклеїнових комплексах.
• На основі теоретичного та експериментального вивчення таутомерного стану нуклеотидних основ у модельних комплексах білково-нуклеїнового впізнавання обгрунтовується концепція потенційно важливої ролі високоенергеничних таутомерів у перебігу біохімічних процесів.
• За допомогою сучасних методів електрофорезу, протонної буферної ємності, молекулярного моделювання та біоінформатики вивчаються закономірності просторової організації - вторинної і третинної структур клітинних і вірусних РНК та їх сигнальних послідовностей.
• Прикладним напрямком відділу є експериментальне і теоретичне дослідження структурно-динамічних та фізико-хімічних властивостей деяких фармацевтично важливих сполук.
• Впроваджується у науково-дослідну практику оригінальна методика, захищена патентом України, яка дозволяє застосувати метод багаторазового порушеного повного внутрішнього відбиття світла для отримання високоякісних ІЧ спектрів тонких плівок нуклеїнових кислот та нуклеопротеїдних комплексів.
• Отримані повні конформаційні сімейства нуклеозидів ДНК (як канонічних, так і модифікованих) на основі вперше розробленого у відділі підходу із застосуванням квантово-хімічних методів високого рівня теорії відкривають можливість висвітлення інтимних механізмів функціонування ДНК.

Вибрані публікації:

1. S.P.Samijlenko, O. M. Krechkivska, D. A. Kosach, D.M.Hovorun. Transitions to high tautomeric states can be induced bin adenine by interactions with carboxylate and sodium ions: DFT calculation data // J. Mol. Struct. – 2004. – V. 709. – P. 97-104.
2. M.I.Zarudnaya, I.M.Kolomiets, A.L.Potyahaylo, D.M.Hovorun. The primary and secondary structures of HIV-1 genomic RNA region encompassing DIS, SD and ψ hairpins: in silico study// Trends in RNA Research/ Ed. P. A. McNamara.- New York: Nova Science Publishers, 2006. – P. 159-189.
3. М. И. Зарудная, А. В. Степанюгин, А. Л. Потягайло, Д. Н. Говорун. Обнаружение методом электрофореза двух различных форм протонированного поли(С)// Біополімери і Клітина. – 2008. – т. 24, №1. С. 67-77
4. A.V.Stepanyugin, S.P.Samijlenko, O.I.Martynenko, D.M.Hovorun. ATR-IR Spectroscopy as applied to nucleic acid films // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. - 2005. - V.61. - P. 2267-2269.
5. Ye. Yurenko, R. O. Zhurakivsky, M. Ghomi, S.P.Samijlenko, D.M.Hovorun. Comprehensive conformational analysis of the nucleoside analogue 2′-β-6-azacytidine by DFT and MP2 calculations// J. Phys. Chem. B. - 2007. - V. 111, P. 6263-6271.
6. Ye. Yurenko, R. O. Zhurakivsky, M. Ghomi, S.P.Samijlenko, D.M.Hovorun. How many conformers determine the thymidine low-temperature matrix infrared spectra? DFT and MP2 quantum chemical study// J. Phys. Chem. B. 2007. - V. 111, P. 9655-9663.
7. Ye. Yurenko, R. O. Zhurakivsky, S.P.Samijlenko, M. Ghomi, D.M.Hovorun. The whole body of intramolecular H-bonding in the isolated DNA nucleoside thymidine. AIM electron density topological study// Chem. Phys. Lett. – 2007. - V. 447, P . 140-146.
8. Ye. Yurenko, R. O. Zhurakivsky, M. Ghomi, S.P.Samijlenko, D.M.Hovorun. Ab initio comprehensive conformational analysis of 2′-deoxyuridine, the biologically significant DNA minor nucleoside, and reconstruction of its low-temperature matrix infrared spectrum// J. Phys. Chem. B. – 2008. – V. 112. – P. 1240-1250.