To study the hydration effect in B-DNA and Z-DNA, a theoretical study of hydration of B-DNA and Z-DNA has been carried out using empirical potential energy functions. Interaction energy between water and model compounds has been computed by considering the first hydration shell only.
The results of this study showed that the number of binding water molecules, was thirty-six and twenty-five B-DNA, and Z-DNA, respectively. Because of the conformational difference between B-DNA and Z-DNA, the number of binding water molecules is very different.
The water molecules in first hydration shell of the B-DNA were very well ordered along the phosphate position of backbone. But, the water molecules in first hydration shell of Z-DNA are more disordered than B-DNA because the phosphate backbone follows a zig-zag course. Also, the water molecules near the first hydration shell of Z-DNA are freer than B-DNA because the number of water molecules in first hydration shell of Z-DNA are less than B-DNA. Generally, the hydration disfavors the Z-DNA relative to B-DNA.
Z-DAN 이중 나선 구조는 DNA 사슬의 조절에 중요한 역할을 담당할 것으로 알려졌는데, 수화시 Z-DNA 주위 물구조를 경험적인 포텐셜 에너지 함수를 이용하여 같은 방법에 의해 계산 되어진 B-DNA 이중 나선 구조의 수화와 비교하였다.
B와 Z-DNA 이중 나선 구조와 물분자 사이의 상호작용은 첫번째 수화 껍질 만을 고려 하였다.
결과로 B-DNA의 경우 나선축에서 일정거리 떨어진 Phosphate group 위치로 수화된 물분자가 일정한 주기성을 갖게 되나 Z-DNA 에서는 Phosphate group이 나선축으로 부터 일정한 거리 떨어져 존재하지 않으므로 수화된 물분자에서 규칙성이 나타나지 않는다.
또한 Z-DNA 경우 첫번째 수화껍질내에 존재하는 물의 수는 B-DNA 보다 적지만 이들은 더 큰 결합 에너지를 가짐으로 Z-DNA를 안정하게 하는데 도움을 주게 된다.
따라서 B-DNA 이중 나선 구조의 첫번째 수화껍질 주위 물분자는 B-DNA 경우보다 더 자유롭게 움직일수 있으며 수화시 B-DNA 보다 덜 안정할 것으로 나타난다.
