Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54356 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика ANALYSIS OF THE DEGREE OF SYMMETRY OF MACROMOLECULES ON THE BASIS OF A CONTINUOUS MEASURE OF CHIRALITY АНАЛИЗ СТЕПЕНИ СИММЕТРИИ МАКРОМОЛЕКУЛ С ПОМОЩЬЮ НЕПРЕРЫВНОЙ МЕРЫ ХИРАЛЬНОСТИ Хамицаев А К Khamitsaev A K a.khamitsaev@yandex.ru Яковенко Л В Yakovenko L V Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru M.V. Lomonosov Moscow State University ru Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru M.V. Lomonosov Moscow State University ru 25 12 2018 25 12 2018 3 4 730 733 20 12 2018 20 12 2018 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54356/view

В природе существует тесная взаимосвязь между симметрией биологических молекул и их физико-химическими свойствами. Для оценки функциональной активности макромолекул на первом этапе необходимо разработать подходящую меру хиральности. В данном вопросе существует два основных подхода геометрический и физический каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Физические меры неразрывно связаны с внутренней структурой молекул и основываются на взаимодействиях между атомами системы, тогда как геометрические учитывают только взаимное расположение атомов. В случае малых молекул геометрические свойства неразрывно связаны с физическими характеристиками, однако с возрастанием числа частиц в системе физические характеристики будут усредняться, а геометрические могут сохраняться. Для оценки вклада отдельных элементов в общее значение симметрии молекулы важно чтобы мера хиральности обладала свойством аддитивности. Аддитивность меры является необходимым условием для анализа взаимосвязи свойств симметрии и функциональной активности макромолекулы. В настоящей работе изучено поведение непрерывной меры хиральности, предложенной А.В. Лузановым, в различных системах от аминокислот до макромолекул с целью определения границ применимости псевдоскалярной меры.

There is a close relationship between the symmetry of biological molecules and their physicochemical properties. To describe the functional activity of macromolecules at the first stage, it is necessary to develop a suitable measure of chirality. In this issue, there are two main approachesgeometric and physical. Physical measures are inextricably linked with the internal structure of molecules and take into account the interactions between the atoms of the system, whereas geometric considerations take into account only the arrangement of atoms. In the case of small molecules, geometric properties are inextricably linked with physical characteristics, but with increasing number of particles in the system, physical characteristics will be averaged, while geometric properties can be preserved. To estimate the contribution of individual elements to the overall value of the symmetry of the molecule, it is important that the chirality measure has the additivity property. The additivity of the measure is a necessary condition for researching the relationship between the symmetry properties and the functional activity of the macromolecule. In this paper we investigate the behavior of the continuous measure of chirality proposed by A.V. Luzanov, in various systems from amino acids to macromolecules in order to determine the limits of applicability of a pseudoscalar measure.

 хиральность индекс хиральности симметрия макромолекулы chirality chirality index symmetry macromolecules

Твердислов В.А., Яковенко Л.В., Ивлиева А.А., Твердислова И.Л. Ионная и хиральная асимметрии как физические факторы биогенеза и онтогенеза. Вестник Моск. ун-та. Сер. 3: Физика, астрономия, 2011, № 2, с. 3-13. [Tverdislov V.A., Yakovenko L.V., Ivlieva A.A., Tverdislova I.L. Ionic and chiral asymmettries as physical factors of biogenesis and ontogenesis. Vestnik Mosk. un-ta. Ser. 3: Fizika, astronomiya, 2011, no. 2, pp. 3-13. (In Russ.)] Tverdislov V.A., Yakovenko L.V., Ivlieva A.A., Tverdislova I.L. Ionnaya i hiral'naya asimmetrii kak fizicheskie faktory biogeneza i ontogeneza. Vestnik Mosk. un-ta. Ser. 3: Fizika, astronomiya, 2011, № 2, s. 3-13. [Tverdislov V.A., Yakovenko L.V., Ivlieva A.A., Tverdislova I.L. Ionic and chiral asymmettries as physical factors of biogenesis and ontogenesis. Vestnik Mosk. un-ta. Ser. 3: Fizika, astronomiya, 2011, no. 2, pp. 3-13. (In Russ.)] Твердислов В.А., Яковенко Л.В., Жаворонков А.А. Хиральность как проблема биохимической физики. Рос. хим. журнал, 2007, т. 51, № 1, с. 13-23. [Tverdislov V.A., Yakovenko L.V., Zhavoronkov A.A. Chirality as a problem of biochemical physics. Ros. khim. zhurnal, 2007, vol. 51, no. 1, pp. 13-23. (In Russ.)] Tverdislov V.A., Yakovenko L.V., Zhavoronkov A.A. Hiral'nost' kak problema biohimicheskoy fiziki. Ros. him. zhurnal, 2007, t. 51, № 1, s. 13-23. [Tverdislov V.A., Yakovenko L.V., Zhavoronkov A.A. Chirality as a problem of biochemical physics. Ros. khim. zhurnal, 2007, vol. 51, no. 1, pp. 13-23. (In Russ.)] Твердислов В.А., Малышко Е.В., Ильченко С.А., Жулябина О.А., Яковенко Л.В. Периодическая система хиральных структур в молекулярной биологии. Биофизика, 2017, т. 62, вып. 3, с. 421-434. [Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Il'chenko S.A., Zhulyabina O.A., Yakovenko L.V. Periodic system of chiral structures in molecular biology. Biofizika, 2017, vol. 62, iss. 3, pp. 421-434. (In Russ.)] Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Il'chenko S.A., Zhulyabina O.A., Yakovenko L.V. Periodicheskaya sistema hiral'nyh struktur v molekulyarnoy biologii. Biofizika, 2017, t. 62, vyp. 3, s. 421-434. [Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Il'chenko S.A., Zhulyabina O.A., Yakovenko L.V. Periodic system of chiral structures in molecular biology. Biofizika, 2017, vol. 62, iss. 3, pp. 421-434. (In Russ.)] Petitjean M. Chirality and symmetry measures: a transdisciplinary review. Entropy, 2003, vol. 5, pp. 271-312. Petitjean M. Chirality and symmetry measures: a transdisciplinary review. Entropy, 2003, vol. 5, pp. 271-312. Raos G. Degrees of Chirality in Helical Structures. Macromol. Theory Simul., 2002, 11, pp. 739-750. Raos G. Degrees of Chirality in Helical Structures. Macromol. Theory Simul., 2002, 11, pp. 739-750. Zabrodsky H., Peleg S., Avnir D. Continuous symmetry measures, IV: chirality. J. Am. Chem. Soc., 1995, vol. 117, no. 1, pp. 462-473. Zabrodsky H., Peleg S., Avnir D. Continuous symmetry measures, IV: chirality. J. Am. Chem. Soc., 1995, vol. 117, no. 1, pp. 462-473. Buda A., Heyde T., Mislow K. On Quantifying Chirality. Angew. Chem. Int. Ed, 1992, vol. 31, pp. 989-1007 Buda A., Heyde T., Mislow K. On Quantifying Chirality. Angew. Chem. Int. Ed, 1992, vol. 31, pp. 989-1007 Gilat G. Chiral coefficient-a measure of the amount of structural chirality. Journal of Physics A: General Physics, 1989, vol. 22, pp. 545-550. Gilat G. Chiral coefficient-a measure of the amount of structural chirality. Journal of Physics A: General Physics, 1989, vol. 22, pp. 545-550. Osipov M, Pickup B, Fehervari M, Dunmur D. Chirality measure and chiral order parameter for a two-dimensional system. Molecular Physics, 1998, vol. 94, iss. 2, pp. 283-287. Osipov M, Pickup B, Fehervari M, Dunmur D. Chirality measure and chiral order parameter for a two-dimensional system. Molecular Physics, 1998, vol. 94, iss. 2, pp. 283-287. Luzanov A.V., Nerukh D. Simple one-electron invariants of molecular chirality. J. Math. Chem, 2007, vol. 41, no. 4, pp. 417-435. Luzanov A.V., Nerukh D. Simple one-electron invariants of molecular chirality. J. Math. Chem, 2007, vol. 41, no. 4, pp. 417-435.