Тема I. Структура и свойства нуклеозидов.
1. Структура и номенклатура нуклеозидов. Минорные нуклеозиды.
2. Свойства нуклеозидов:
2. 1. Реакции гетероциклических оснований (взаимодействие с электрофильными и нуклеофильными агентами, реакции присоединения, реакции по экзоциклическим аминогруппам.
2. 2. Реакции углеводного фрагмента;
2. 3. Реакции, в которых затрагиваются остатки основания и сахара. Использование этих реакций для синтеза модифицированных нуклеозидов.
2. 4. Устойчивость гликозидных связей. Свойства псевдоуридина.

Тема II. Структура и свойства мононуклеотидов.
1. Структура и номенклатура нуклеотидов.
2. Свойства нуклеотидов:
2. 1. Кислотно-основные свойства нуклеотидов.
2. 2. Свойства фосфатной группы (фосфорилирование и дефосфорилирование; миграция фосфатного остатка в рибонуклеозидах; активация фосфатной группы).
2. 3. Реакции по гетероциклическим основаниям, остатку сахара и фосфатной группе. Реакция β - элиминирования.
2. 4. Синтез и свойства некоторых производных нуклеотидов (нуклеозидциклофосфаты, эфиры, смешанные ангидриды с фосфорными и карбоновыми кислотами, амиды). Влияние 2'-гидроксила в рибонуклеотидах на свойства этих производных.

Тема III. Структура, свойства олигонуклеотидов.
1. Структура и номенклатура олигонуклеотидов.
2. Свойства межнуклеотидной связи в рибо - и дезоксирибоолигонуклеотидах. Влияние заместителей при С2 '-атоме на устойчивость межнуклеотидной связи.
3. Разница в свойствах концевой и межнуклеотидной фосфатных групп. Активация концевой фосфатной группы и синтез производных олигонуклеотидов.
4. Свойства гетероциклических оснований в олигонуклеотидах.

Тема IV. Синтез рибо - и дезоксирибоолигонуклеотидов
Методы образования межнуклеотидной связи: фосфодиэфирный, фосфотриэфирный, амидофосфитный, гидрофосфорильный. Твердофазный метод синтеза олигонуклеотидов. Основной принцип автоматизации. Автоматический амидофосфитный метод синтеза олигорибо - и олигодезоксирибонуклеотидов. Синтез полностью защищенного 3'-амидофосфита 2'-дезоксинуклеозида - стандартного компонента автоматического твердофазного синтеза олигодезоксирибонуклеотидов. Методы удаления защитных групп олигонуклеотида (рибо - и дезоксирибо -) после завершения автоматического твердофазного синтеза.
 

Тема V. Пространственная структура нуклеиновых кислот. Конформационные возможности компонентов НК. Конформационные возможности природных нуклеозидов и нуклеотидов: S- и N-конформации углеводных циклов; относительное расположение гетероциклического основания и углеводного остатка (син-анти равновесие); поворотные изомеры вокруг связи С4' - C5'. Торсионные углы, характеризующие структуру мононуклеотидного звена в полимерной молекуле. Межмолекулярные взаимодействия гетероциклических оснований (комплементационные и межплоскостные). Структурные особенности однотяжевых олиго- и полинуклеотидов.

1. Структурный полиморфизм ДНК. Модель Уотсона и Крика. Современный взгляд на В-форму двойной спирали. ДНК как апериодический одномерный кристалл. Понятие персистентной длины. Методы детекции переходов спираль - клубок в дНК; гипохромный эффект. Термодинамические модели, описывающие процесс плавления двутяжевых олигонуклеотидов. Кооперативность конформационных переходов. Тонкая структура кривых плавления ДНК. Механизм ренатурации ДНК; параметры, влияющие на полноту ренатурации. Семейства форм ДНК - В и А; их характеристика, конформационные переходы внутри- и между семействами. Левоскрученная Z -форма как пример бирегулярной двойной спирали. Зависимость локальной конформации ДНК от нуклеотидной последовательности. Конформационные возможности гомопуриновых и гомопиримидиновых полинуклеотидов (тре х- и четырехспиральные нуклеиновые кислоты). ДНК-дуплексы с параллельным расположением цепей. Изгибы оси спирали в ДНК.

2. Ковалентно-замкнутые двутяжевые ДНК. Явление сверхспирализации. Отрицательно и положительно сверхспирализованные ДНК. Взаимосвязь между порядком зацепления (Lk) двух переплетенных колец, осевой закруткой (Т w) и формой оси спирали в пространстве (Wr). Топоизомеры и топоизомеразы (релаксирующие ферменты, АТФ-зависимая ДНК-гираза). Характеристика неканонических, зависимых от нуклеотидной последовательности форм, которые реализуются в отрицательно сверхспирализованной ДНК (кресты, Z -форма, Н-форма). Биологическая роль сверхспирализации ДНК. Узлы и катенаны, образованные одно- и двутяжевыми полинуклеотидами.

Тема VI. Первичная структура и химические свойства нуклеиновых кислот. Определение нуклеотидной последовательности полинуклеотидов (ДНК и РНК) по Максаму-Гилберту и по Сэнгеру. Ферментативный метод секвенирования РНК.
1. Основные приемы определения первичной структуры двуцепочечных природных ДНК. Методы введения метки на концы ДНК. Ферменты рестрикции. Применение полимеразной реакции для определения нуклеотидной структуры протяженных фрагментов ДНК. Использование флуоресцентно-меченных праймеров для секвенирования НК
2. Влияние пространственной структуры нуклеиновых кислот на реакционную способность гетероциклических оснований. Использование методов химической модификации для определения пространственной структуры полидезоксирибонуклеотидов (одноцепочечных участков, дуплексов, триплексов).
3. Использование методов химической модификации для изучения взаимодействия ДНК с белками. Выяснение размера участка ДНК, фосфатных групп, гетероциклических оснований и отдельных функциональных групп, взаимодействующих с белком. Метод футпринтинга.
4. Применение модифицированных олигонуклеотидов для изучения белково-нуклеиновых взаимодействий. Примеры модификаций ДНК, которые можно использовать для выявления контактов со стороны ДНК (модифицированные гетероциклические основания, межнуклеотидные связи) и со стороны белка (алкилирующие группы, фотоактивируемые группы, тризамещенная пирофосфатная группировка, альдегидные группы).
5. Применение модифицированных олигонуклеотидов в гибридизационной диагностике: выявление чужеродных ДНК, выявление мутированных ДНК. Способы повышения специфичности метода. Способы детекции.
6. Применение модифицированных олигонуклеотидов в антисенсовой биотехнологии. Основные проблемы и способы их решения. Типы модификации олигонуклеотидов. РНКазаН.

Тема VII. Структура РНК.
1. Элементы вторичной структуры РНК и особенности их структуры. Стуктура тРНК. Особенности ее стабилизации. Структура элемента интрона группы 1. Элементы пространственной структуры РНК и примеры их наличия в известных молекулах РНК.
2. Особенности структуры внутенних петель РНК в РНК-белковых комплексах. Взаимовлияние РНК и белков при формировании комплекса. Примеры.
3. Методы определения вторичной структуры РНК. Тестирование пространственной структуры РНК с помощью химических подходов. Футпринтиг. Основные подходы.
4. Использование химического сшивания для изучения структуры РНК и РНК-белковых комплексов. Метод интерференции.
5. Каталитические свойства РНК. Примеры.
6. SELEX

Программа составлена
г. н. с. Готтих М. Б.