Die Rolle von ionischen Rückgraten in der RNA-Struktur: Ein ungewöhnlich stabiles Non-Watson−Crick-Duplex eines nicht-ionischen Analogons in einem apolaren Medium

Die Lösungsstruktur eines mit Dimethylensulfon verknüpften Analogons des RNA-Dimers UPC wurde mittels zweidimensionaler NMR und restriktiver Molekulardynamik bestimmt. In CDCl3 bildet das RNA-Analogon ein paralleles Duplex mit einem einzelnen U:U-Basenpaar und einer ungefähr antiparallelen Ausrichtung der beiden Riboseringe innerhalb jeder Kette. Ein Wasserstoffbrückennetzwerk, das dieses Duplex stabilisiert, wurde aus den NMR-Daten indirekt abgeleitet. Neben den zweiarmigen Wasserstoffbrücken zwischen den Uridinen umfasst dieses Netzwerk zwei Wasserstoffbrücken von den Ribose-Hydroxylgruppen eines Strangs zu O2 der Cytosinbasen des gegenüberliegenden Strangs sowie intrastrang Wasserstoffbrücken von den 2‘-Hydroxylgruppen der 5‘-terminalen Reste zu Hydroxylgruppen des 3‘-terminalen Rests. Der Schmelzpunkt des Duplex, bestimmt durch NMR-Chemverschiebungsanalyse, betrug 91 °C für eine 11 mM Lösung in 1,1,2,2-Tetrachlorethan-d2. Basierend auf der van't Hoff-Analyse der verfügbaren UV-Schmelzdaten in 1,2-Dichlorethan wird die Duplexbildung mit einem ΔS° von −47 cal K-1 mol-1 und einem ΔH° von −22 kcal mol-1 assoziiert. Die Beobachtung, dass ein RNA-Analogon, das nicht-ionisch ist und aus einer wässrigen Umgebung entfernt wurde, ein außergewöhnlich stabiles Non-Watson−Crick-Duplex mit Wasserstoffbrücken von Rückgrat zu Nukleobase und Rückgrat zu Rückgrat bildet, legt nahe, dass ein geladenes Rückgrat und die Löslichkeit in wässrigen Medien, die es vermittelt, wichtig sind, um das Repertoire der Strang−Strang-Interaktionen von Oligoribonukleotiden zu begrenzen.