DNA-Doppelspiralorganisation werden beschrieben - H-Form, B -Form, C-Form und D-Form

Aus dem Russischen Übersetzt.

Das DNA-Molekül kann je nach Bedingungen in unterschiedlicher Form sein. Am häufigsten ist B-Form. Die Mehrheit der DNA-Zellen ist in dieser Form. Mit dieser Organisation der Stickstoffbasisebene sind die Doppelspiralachsen fast senkrecht, jedes Paar wird um 36 o umgedreht. Eine Runde Spiralen beinhaltet etwa 10 Nukleotidpaare (9,7 und 10,6 in verschiedenen Kristallen) (2), die Länge beträgt 3,4 nm.
Es wurde festgestellt, dass die Senkung der relativen Luftfeuchtigkeit beim Hinzufügen von Nicht-Elektrolyten (z. B. Ethanol) zum Übergang der DNA von der B-Form in die A-Form beiträgt.

Begleitet wird dies von der Veränderung der C2-Endo-Konformation von Desoxyribose-Molekülen zu C-endo-Konformation. Gleichzeitig weichen die Stickstoffflieger um etwa 13. von der Achsenspirale ab. Eine Runde in dieser Form ist etwas weniger 11 Nukleotid-Paare.

Neben V-förmiger und A-förmiger gibt es auch eine Z-Form der Zwei-Punkte-DNA. Im Gegensatz zu den ersten beiden handelt es sich um eine links gedrehte Spirale mit einer Länge von 4,4 nm, die 12 Nucleotidpaare umfasst. Molekülbereiche, die reich an CPG-Wiederholungsmolekül sind, werden meistens in diese Form überschritten, wenn die Luftfeuchtigkeit reduziert oder erhöht wird.

Auch andere Formen der DNA-Doppelspiralorganisation werden beschrieben - H-Form, B '-Form, C-Form und D-Form. Sie sind jedoch viel seltener und spielen eine weniger bedeutende physiologische Rolle.
In der DNA werden mithilfe von Kombinationen von vier verschiedenen monomeren Molekülen - Nukleotiden, die in einer langen Kette verknüpft sind - Informationen über die Struktur der Körperproteine aufgezeichnet. Zwei Desoxyribonukleotidketten interagieren nach einer bestimmten Regel miteinander - dem Prinzip der Komplementarität (Adenin bindet an Thymin und Guanin an Cytosin), um eine verlängerte Doppelhelix zu bilden. Im Kern einer durchschnittlichen menschlichen Zelle in einem Volumen von 40 Kubikmikrometern sind 2 Meter DNA gepackt.

Das DNA-Molekül kann je nach den Bedingungen in verschiedenen Formen vorliegen. Am häufigsten ist die B-Form. Der Großteil der DNA in Zellen liegt in dieser Form vor. Bei einer solchen Organisation stehen die Ebenen der stickstoffhaltigen Basen praktisch senkrecht zur Achse der Doppelhelix, und jedes Paar wird relativ zu den vorherigen um 36 ° gedreht. Es gibt ungefähr 10 Nukleotidpaare pro Umdrehung der Helix (9,7 und 10,6 in verschiedenen Kristallen) und die Länge beträgt 3,4 nm.

Der Durchmesser der B-förmigen Doppelhelix (der Abstand zwischen den Phosphoratomen eines komplementären Paares) beträgt 2 nm, wobei Purinnukleotide 3/5 dieses Abstandes und Pyrimidinnukleotide 2/5 einnehmen. Die Tiefe der Hauptrille beträgt 0,85 nm und die der Nebenrille beträgt 0,75 nm. In diesem Fall erreicht die Breite der Hauptnut 1,2 nm, was ungefähr der doppelten Breite der Nebennut entspricht.

Es wurde gefunden, dass eine Abnahme der relativen Luftfeuchtigkeit durch Zugabe von Nichtelektrolyten (zum Beispiel Ethanol) den Übergang von DNA von der B-Form zur A-Form fördert.

Dies geht mit einer Änderung der C2'-Endokonformation von Desoxyribosemolekülen in die C3'-Endokonformation einher. In diesem Fall weichen die Ebenen der stickstoffhaltigen Basen um etwa 13 von der Helixachse ab. In dieser Form liegen etwas weniger als 11 Nukleotidpaare pro Umdrehung vor

Ein wesentlicher Unterschied zwischen der A-Form und der B-Form besteht darin, dass in der A-Form die Basenpaare um fast die Hälfte ihres Radius zum Rand der Spirale verschoben sind, wodurch der Raum entlang der Achse leer ist. In diesem Fall wird die Hauptrille tiefer und schmaler und die Nebenrille ist breiter und flacher (5). DNA kann sich nicht nur bei niedriger relativer Luftfeuchtigkeit in die A-Form umwandeln, sondern auch als Teil eines Heteroduplex mit RNA-Molekülen, für die die A-Form aufgrund des Vorhandenseins einer zusätzlichen OH-Ribosegruppe stabiler ist. Somit wird in der Zelle die A-Form der DNA immer während der Transkription, der reversen Transkription und während des Annealing von RNA-Primern während der Replikation gebildet.

Neben der B-Form und der A-Form gibt es auch die Z-Form (unteres Bild) der doppelsträngigen DNA. Im Gegensatz zu den ersten beiden handelt es sich um eine linkshändige Helix mit einer Windungslänge von 4,4 nm, die 12 Nukleotidpaare enthält. Mit einer Abnahme der Feuchtigkeit oder einer Zunahme der Salzkonzentration wird diese Form am häufigsten auf die Regionen des Moleküls übertragen, die reich an CpG-Wiederholungen sind. Das Vorhandensein von DNA in der Z-Form ist typisch für einige Enhancer (6, 7). Durch die negative Superwicklung des Moleküls kann auch die Z-Form hinter der arbeitenden RNA-Polymerase gebildet werden.

Andere Formen der DNA-Doppelhelix-Organisation werden ebenfalls beschrieben - H-Form, B'-Form, C-Form und D-Form. Sie sind jedoch viel seltener und spielen eine weniger wichtige physiologische Rolle.

In den Bildern sind antiparallele Schaltkreise grau und rot gefärbt. Das Zucker-Phosphat-Rückgrat hat dunklere Farbtöne.