Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54662 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика Physical reasons for the alternation of chirality in the hierarchical organization of biological structures Физические причины чередования хиральности в иерархической организации биологических структур Горячев Н С Goryachev N S gor_ns@icp.ac.ru Иванов П О Ivanov P O Институт проблем химической физики РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Institute of Problems of Chemical Physics RAS; Lomonosov Moscow State University ru Институт проблем химической физики РАН; Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова ru Institute of Problems of Chemical Physics RAS; Lomonosov Moscow State University ru 25 09 2021 25 09 2021 6 3 385 388 20 09 2021 20 09 2021 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54662/view

В работе рассматривается кривизна дважды скрученных спиралей с различными видами закрученности - правая спираль, скрученная в левую сторону и правая спираль, скрученная в правую сторону. На основе данных о пространственной структуре ДНК, скрученной вокруг гистонового остова, построена геометрическая модель дважды скрученной спирали. С помощью формул дифференциальной геометрии были рассчитаны величины кривизны вдоль линии спирали. Рассмотрены два варианта намотки правой спирали ДНК, в правую спираль и в левую спираль. Показано, что чередование хиральности в иерархической организации макромолекул, на примере ДНК, энергетически в полтора раза выгоднее, чем в случае сохранения хиральности.

The paper considers the curvature of double-twisted spirals with different types of twist - the right spiral twisted to the left and the right spiral twisted to the right. Based on the spatial data on DNA structure twisted around the histone backbone, a geometric model of the double-stranded helix was constructed. Using differential geometry formulas, the curvature values along the spiral line were calculated. Two variants of winding the right DNA helix, into the right helix and into the left helix, are considered. It is shown that the alternation of chirality in the hierarchical organization of macromolecules, using DNA as an example, is energetically one and a half times more favorable than in the case of chirality preservation.

 хиральность ДНК кривизна chirality DNA curvature Работа выполнена по теме Государственного задания, № АААА-А19-119112590105-7 государственной регистрации.

Tverdislov V.A., Sidorova A.E., Iakovenko L.V. От симметрий - к законам эволюции. I. хиральность как инструмент стратификации активных сред. Biophysics, 2012, vol. 57, no. 1, p. 146. @@Tverdislov V.A., Sidorova A.E., Iakovenko L.V. From symmetries to the laws of evolution. I. chirality as a tool for stratification of active media. Biophysics, 2012, vol. 57, no. 1, p. 146. (In Russ.) Tverdislov V.A., Sidorova A.E., Iakovenko L.V. Ot simmetriy - k zakonam evolyucii. I. hiral'nost' kak instrument stratifikacii aktivnyh sred. Biophysics, 2012, vol. 57, no. 1, p. 146. @@Tverdislov V.A., Sidorova A.E., Iakovenko L.V. From symmetries to the laws of evolution. I. chirality as a tool for stratification of active media. Biophysics, 2012, vol. 57, no. 1, p. 146. (In Russ.) Твердислов В.А. Хиральность как первичный переключатель иерархических уровней в молекулярно-биологических системах. Биофизика, 2013, т. 58, № 1, c. 159. @@Tverdislov V.A. Chirality as a primary switch of hierarchical levels in molecular biological systems. Biophysics, 2013, vol. 58, no. 1, p. 159. (In Russ.) Tverdislov V.A. Hiral'nost' kak pervichnyy pereklyuchatel' ierarhicheskih urovney v molekulyarno-biologicheskih sistemah. Biofizika, 2013, t. 58, № 1, c. 159. @@Tverdislov V.A. Chirality as a primary switch of hierarchical levels in molecular biological systems. Biophysics, 2013, vol. 58, no. 1, p. 159. (In Russ.) Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Il’chenko S.A., Zhulyabina O.A., Yakovenko L.V. A periodic system of chiral structures in molecular biology. Biophysics, 2017, vol. 62, no. 3, pp. 331. Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Il’chenko S.A., Zhulyabina O.A., Yakovenko L.V. A periodic system of chiral structures in molecular biology. Biophysics, 2017, vol. 62, no. 3, pp. 331. https://www.rcsb.org/ https://www.rcsb.org/ Степин П.А. Сопротивление материалов [Электронный ресурс]: учебник. Санкт-Петербург: Лань, 2014, 320 с. https://e.lanbook.com/book/3179. @@Stepin P.A. Resistance of materials [Electronic resource]: textbook. St. Petersburg: Lan, 2014, 320 p. (In Russ.) Stepin P.A. Soprotivlenie materialov [Elektronnyy resurs]: uchebnik. Sankt-Peterburg: Lan', 2014, 320 s. https://e.lanbook.com/book/3179. @@Stepin P.A. Resistance of materials [Electronic resource]: textbook. St. Petersburg: Lan, 2014, 320 p. (In Russ.) Погорелов А.В. Дифференциальная геометрия. М.: Наука, 1974, 176 с. @@Pogorelov A.V. Differential geometry. Moscow: Nauka, 1974, 176 p. (In Russ.) Pogorelov A.V. Differencial'naya geometriya. M.: Nauka, 1974, 176 s. @@Pogorelov A.V. Differential geometry. Moscow: Nauka, 1974, 176 p. (In Russ.) Коряков Д.Е. Модификации гистонов и регуляция работы хроматина. Генетика, 2006, т. 42, № 9, c. 1170-1185. @@Koryakov D.E. Modifications of histones and regulation of chromatin function.Russian Journal of Genetics, 2006, vol. 42, no. 9, pp. 970-984. (In Russ.) Koryakov D.E. Modifikacii gistonov i regulyaciya raboty hromatina. Genetika, 2006, t. 42, № 9, c. 1170-1185. @@Koryakov D.E. Modifications of histones and regulation of chromatin function.Russian Journal of Genetics, 2006, vol. 42, no. 9, pp. 970-984. (In Russ.)