Conformation et stabilité des oligonucléotides et des acides nucléiques

Centre de Recherche sur les Macromolécules, Strasbourg, France.

Résumé

L’étude par le dichroïsme circulaire des modèles relativement simples permet d’analyser les divers facteurs qui contribuent au pouvoir rotatoire des acides nucléiques. L’empilement des bases dans une hélice simple à un brin se reflète par un dédoublement de la bande du monomère en deux bandes optiquement actives de signe contraire (spectre conservatif) ou par la présence d’une ou deux bandes de signe positif (spectre non- conservatif). La théorie excitonique simple explique le premier spectre tandis que le deuxième s’explique par la contribution due aux interactions entre les transitions électroniques situées dans l’UV proche avec celles situées dans l’UV lointain. La structure primaire (la séquence des bases), le degré de polymérisation, la présence d’hélice double, la structure tertiaire ont une contribution importante au pouvoir rotatoire.

Les mesures du dichroïsme circulaire à différentes températures offrent une méthode d’étude de la structure et de la stabilité conformationnelle. Les paramètres thermodynamiques de la dénaturation thermique de tous les 3’ → 5’ ribonucléotides étudiés sont essentiellement les mêmes. On a pu mettre en évidence le rôle important de l’hydroxyle 2’ du ribose pour la formation et la stabilité d’une chaîne polyribonucléotidique en hélice.

Abstract

The circular dichroic studies of relatively simple models allow the analysis of factors contributing to the rotatory power of nucleic acids. The stacking of the bases in a simple helix gives rise to the splitting of the monomer band into two optically active bands of opposite sign (conservative spectrum) and/or to the presence of one or two positive bands (nonconservative spectrum). The simple exciton theory explains the former spectrum whereas the latter is explained by the interaction of near UV transitions with far UV transitions. The primary structure (bases sequence), the degree of polymerization, the presence of double stranded helical structure and the tertiary structure yield important contributions to the rotatory power.

The measurements of circular dichroïsm over a wide range of temperatures provide a method of studies of the structure and of conformational stability. The thermodynamic parameters of the thermal denaturation of all 3’→ 5’ ribodinucleotides are essentially the same. It is shown that the 2’-hydroxyl group of ribose has an important role for the formation and for the stability of polyribonucleotide helical chains.