В работе на базе полуэмпирических РМ3 квантово-химических расчетов обсуждается важная роль полиморфизма неплоского строения пептидной группы в организации конформации простейших дипептидов L–аминокислот. Показано влияние природы и положения аминокислотного остатка на специфику торсионной лабильности пептидного фрагмента O=C-N-H в структуре дипептида.
В работе, исходя из результатов полуэмпирических квантово-химических и молекулярно-динамических расчетов, выдвигается идея о том, что для запуска спирализации олигопептидной цепи чрезвычайно важно наличие в ее структуре аспарагиновой или глутаминовой кислоты. Показано: как с образованием первого витка альфа-спирали может организовываться спиральная форма различных аминокислотных последовательностей. Анализируются термодинамические характеристики интермедиатов такого процесса.
В работе на базе неэмпирических MP2 и РМ3 полуэмпирических квантово-химических расчетов обсуждается важная роль бистабильности непланарного фрагмента O=C-N-H в организации формы простейших амидов и дипептидов L–аминокислот. Показано влияние природы бокового радикала на характер структурного полиморфизма пептидной группы.
В работе исходя из результатов полуэмпирических квантово-химических расчетов выделяются общие структурные и термодинамические особенности низкоэнергетических ротамеров монопептидов L-аминокислот, определяющие начало организации полипептидных цепочек в α- или β-подобные формы.
В работе на базе полуэмпирических квантово-химических расчетов анализируется организация формы нейтральных аминокислот и их цвиттер-ионов, а также коротких пептидов в изолированном состоянии и в водном окружении. Особое внимание уделяется рассмотрению роли структурных и термодинамических факторов в определении предпочтительных изомерных форм аминокислот, обусловливающих спиральную организацию одиночных цепочек олигопептидов.
Рассматривается роль связанной воды в изменении структурной организации изолированного короткого олигонуклеотидного дуплекса d(ApA).d(TpT). На основе оптимизационных MNDO/PM3 расчетов показано уменьшение влияния концевых эффектов на упаковку пар оснований. Образование водных «сшивок» межу основаниями в стопке улучшает стэкинг пар.
С использованием MNDO-PM3 конформационных расчетов рассмотрена задача о стабильности пропеллеро-подобных форм Н-связывания уотсон-криковских пар в условиях «стэкинга» в структуре коротких двойных спиралей олигонуклеотидов.
Установление определяющих физических факторов зависимости вторичной структуры двухспиральных полинуклеотидов от первичной последовательности остается одной из ключевых проблем структурно-функциональной организации молекул ДНК. Крайне актуальным является теоретическое исследование влияния особенностей электронного строения компонентов нуклеиновых кислот на энергетику их ковалентного и водородного связывания.
В данном исследовании рассматриваются результаты дальнейшего теоретического развития модели нетривиального, некопланарного механизма Н-спаривания азотистых оснований в структуре нуклеиновых кислот. Решается задача о возможности идентификации и классификации разнообразных форм спаривания оснований по их термодинамическим характеристикам.