Свойства разных конформационных форм днк

Дезоксирибозные остатки пар А-Т и Г-Ц разделены одинаковы­ми расстояниями. Для сахарофосфатных скелетных связей харак­терна полярность, поскольку фосфат связывает группу З'-ОН од­ной дезоксирибозы с группой 5'-0Н другой, тогда как комплементарные цепи имеют противоположную полярность.

Двойная спираль имеет упорядоченный характер, поскольку каждая связь основание-сахар имеет одинаковое расстояние от оси спирали и перевернута на 36°. Как видно, вторичная структура отражает собой форму нуклеиновой кислоты.

Исследования рентгеновской дифракции молекул ДНК показа­ли, что количество оснований в витках закрученной направо спирали может составлять не только 10, как у В-формы, но и 11, а то и 9 _1/3 оснований. Эти формы спиралей получили название А- и С-форм. Установлено также, что в молекулах ДНК встречаются районы, цепи в которых закручены налево. Эти районы получили название Z-форм. Различия между А-, В-, С- и Z-формами приведе­ны в табл. 12, однако степень регулярности и конформации Z-формы еще не выяснена.

Степень суперскручивания ДНК зависит от ферментов, в част­ности от динамического баланса между взаимоантагонистически­ми ферментами ДНК — гиразой, которая ответственна за супер­скручивание и ДНК — топоизомеразой I, которая устраняет суперскручивание.

Третичная структура ДНК связана с трехмерной пространствен­ной конфигурацией молекул и зависит от внутримолекулярных ус­ловий. Однако эта структура достаточно еще не изучена.

Размеры молекул ДНК обычно устанавливают определением мо­лекулярной массы в дальтонах и длины в количестве пар основа­ний. Молекулярная масса пары А—Т составляет 617 дальтон, пары Г-Ц — 618 дальтон. Молекулярная масса 1000 пар азотистых ос­нований (1 килобаса) составляет 617 500 дальтон или 6,175 х 10⁵/ 6,02 х 10²³ г = 1,026 х 10~¹⁸ г = 1,026 х 10"^в пикограммов (пг), 1 пг ДНК = 9,75 х 10⁵ килобасов = 0,975 х 10^е килобасов.

Препараты ДНК, выделяемой из клеток с помощью обычных методов, имеют молекулярную массу порядка 1,0 х 10⁷. Длина витка по оси ДНК В-формы равна 34 А. Расстояние между парами осно­ваний в ДНК В-формы Е. coli равно 0,34 нм.

Для характеристики строения ДНК используют также такие фи­зические константы, как плотность ее при центрифугировании в градиенте тяжелых металлов, а также температура плавления; пер­вая константа отражает полидисперсность препаратов ДНК, тогда как вторая — их гетерогенность. Нагревание ДНК в растворах раз­рывает водородные связи между основаниями в парах и разрушает вторичную структуру ДНК, т. е. вызывает плавление ДНК. В 0,1 М раствора NaCl плавление наступает при 95°С.

Плавление ДНК есть ее денатурация. Однако замечательное свой­ство денатурированной ДНК заключается в том, что она способна к денатурации in vitro, т. е. способна восстанавливать двухцепочечную структуру, причем ренатурация является очень точной. Две цепи де­натурированной ДНК могут ренатурировать в природную двухцепо­чечную спиральную форму, если их последовательности комплемен­тарны или, другими словами, если последовательности цепей позволяют формирование пар оснований, соединенных водородными связями. Ренатурацию можно оценить и в качестве гибридизации ДНК.

Между тем способность самокомплементарных последователь­ностей к гибридизации и формированию двухцепочечной спирали присуща на только ДНК, но и РНК. В результате этого in vitro можно конструировать двухцепочечные гибридные структуры РНК-РНК или РНК-ДНК. Способность нуклеиновых кислот к ренатурации имеет значение в изучении специфики отдельных по­следовательностей, а также в таксономии.

В зависимости от локализации ДНК в клетке различают ядер­ные (хромосомные) и экстраядерные (экстрахромосомные) детерми­нанты наследственности. Кроме того, известны транспозируемые ге­нетические элементы (инсерционные последовательности, транспозоны и др.).