Patrové interakce

Tři možné typy patrových interakcí mezi dvěma molekulami benzenu
Eukaryotický iniciační faktor 4E rozeznává 5' čepičku chránící eukaryotní mRNA pomocí patrových interakcí (prostor zabíraný molekulami zobrazen jako průsvitná oblast), kterými dvě molekuly tryptofanu (TRP) mezi sebou sevřou 5' čepičku (magenta). Rozpoznání dále napomáhají vodíkové můstky (čárkovaně) a molekuly vody (nezobrazeno).

Patrové interakce (také π–π interakce nebo π–π stacking) jsou v chemii typem nekovalentní mezimolekulové interakce mezi aromatickými molekulami. Tento typ interakce je významný pro stabilizaci struktury DNA a RNA, skládání proteinů a v dalších biologických pochodech.

Vznik patrových interakcí v DNA a RNA umožňuje skutečnost, že báze jsou ve šroubovici umístěny "nad sebou", v patrech – odtud název. Tento typ interakce je pro stabilitu nukleových kyselin velmi významný, ale až pečlivé výpočty prokázaly, že v DNA a RNA je za větší stabilitu oblastí bohatých na GC páry oproti AT bohatým oblastem zodpovědná větší síla patrových interakcí mezi guaninem a cytosinem, a ne to, že guanin a cytosin dokáží mezi sebou tvořit tři vodíkové můstky a adenin a thymin pouze dva, což je široce rozšířené vysvětlení tohoto jevu.[1][2]

Patrové interakce jsou významné i v případě struktury proteinů, u nichž mohou patrové interakce vytvářet aromatické aminokyseliny, a to buď mezi sebou, nebo spolu s různými kofaktory. Patrové interakce využívá například eukaryotický iniciační faktor 4E, který rozpoznává 5' konec mRNA, což je nezbytný krok iniciace translace většiny mRNA.

Příklad "molekulární pinzety", která pomocí patrových interakcí zachycuje molekulu fullerenu C60.[3]

V technice se využívají "molekulární pinzety" schopné pomocí patrových interakcí zachytit aromatické molekuly, jako jsou například fullereny.[4]

Reference

  1. ↑ HOBZA, Pavel; HAVLAS, Zdeněk. Netušená síla slabých vazeb. Vesmír. Roč. 89, čís. 10. Dostupné online [cit. 2014-05-01]. ISSN 0042-4544. 
  2. ↑ Illustrated Glossary of Organic Chemistry - Aromatic interaction (aromatic stacking; pi stacking). www.chem.ucla.edu [online]. [cit. 2024-01-06]. Dostupné online. 
  3. ↑ SYGULA, A.; FRONCZEK, FR.; SYGULA, R., et al. A double concave hydrocarbon buckycatcher.. J Am Chem Soc. Apr 2007, roč. 129, čís. 13, s. 3842–3. DOI 10.1021/ja070616p. PMID 17348661. 
  4. ↑ HICKMAN, Daniel. Molecular Tweezers for C60 [online]. 2016-10-29 [cit. 2024-01-06]. Dostupné online. (anglicky) 

Média použitá na této stránce

BenzeneDimerGeometries.png
Autor: Emily ricq, Licence: CC BY-SA 3.0
Benzene dimers adopt 3 major conformations: sandwich, T-shaped, and parallel displaced.
Buckycatcher JACS 2007 V129 p3843.jpg
(c) ​English Wikipedia user M stone, CC BY-SA 3.0
This is a picture generated from a crystal structure data reported by Andrzej Sygula, Frank R. Fronczek, Renata Sygula, Peter W. Rabideau, and Marilyn M. Olmstead in the Journal of the American Chemical Society 2007, volume 129, pages 3842 - 3843 (doi:10.1021/ja070616p) entitled “A Double Concave Hydrocarbon Buckycatcher”. It shows a crystal structure of molecular tweezers composed of two corannulene pincers clasping a C60 fullerene. The gray C60 fullerene structure is composed of two disordered orientations.
EIF4e-stacking (1L8B).png
Autor: Faskal, Licence: CC BY-SA 3.0
Mode of cap recognition of Eukaryotic translation initiation factor 4E, eIF4E in green, 7-METHYL-GUANOSINE-5'-TRIPHOSPHATE in magenta, labelled amino acids make contact with cap structure: transparent balls show stacking interaction, dashed lines hydrogen bonds. Water molecules not shown. Based on PDBID: 1L8B, rendered by PyMol