Значение сверхспирализации кольцевой ДНК
•Сверхспирализованная ДНК (ссДНК) обладает значительным запасом энергии по сравнению с ее релаксированной формой: при σ = -0.05 ∆G = -9 ккал/мол
•Локальное расплетание ссДНК будет приводить к сбросу напряжения сверхспирализации, и потому оно энергетически выгодно.
•Отрицательная сверхспирализация облегчает расплетание и разделение цепей и потому стимулирует образование особых структур ДНК: а. переход из B- в Z-форму,
б. образование триплексов (переход гомопурингомопиримидиновых последовательностей в Н- форму), в. образование крестообразных структур.
B
аденин
тимин
Z
а. Отрицательная сверхспирализация облегчает переход из B- в Z-форму для d(GC)n
• В точке перехода ∆G = 7.7 ккал/мол
(1 - 2 п.о. разделены);
•Для каждой дополнительной п.о.
∆G = 0.45 ккал/мол;
•При σ = - 0.05 в ссДНК ∆G = - 9
ккал/мол;
• Уже при обычных физиологических
условиях участки d(GC)n переходят в левоспиральную Z-форму.
Переходу B ÆZ способствует также удаление белков из
большой бороздки ДНК и расплетание нуклеосомы.
б. Переход гомопурин-гомопиримидиновых «зеркальных» последовательностей в Н-форму
гомопуриновая цепь гомопиримидиновая цепь
•H-форма – локальный ДНК-триплекс в области обращенных повторов (палиндромов): тройная спираль Py-Pu-Py (триплекс) + одна гомопуриновая цепь.
•Плотность сверхвитков зависит от pH раствора. При pH 4.3 переход
происходит при нулевой плотности сверхвитков |
(C при этом |
протонирован). |
|
•Наблюдается чувствительность к нуклеазам, специфичным к одноцепочечным полинуклеотидам.
•H-форма может участвовать в регуляции экспрессии генов.
б. Образование Н-формы внутри В-формы ДНК
• Большую бороздку Уотсон-Криковского |
|
дуплекса занимает третья (пиримидиновая) |
пуриновая |
цепь ДНК и связывается водородными |
|
связями с его пурин-богатой цепью. |
цепь |
•Справа - строение триплета оснований (С, G, C+) в тройной спирали Н-формы ДНК (протонированный С принадлежит расплетенной цепи).
•Образование H-формы (внутримолекулярного триплекса с одной нитью локально расплетенного участка двойной спирали ДНК) наблюдали в сверхспирализованных плазмидах.
в. Крестообразные структуры ДНК
• Палиндромы (обращенные повторы) от нескольких п.о. до
т.п.о. могут приводить к образованию крестообразных форм ДНК
• Крестообразные структуры ДНК образуются за счет
внутримолекулярного спаривания обращенных повторов каждой нити.