Nucleic acid double helix
-
История открытия двойной спирали ДНК
- Двойная спираль ДНК была открыта в 1953 году Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком.
- Вклад внесли также Морис Уилкинс, Розалинд Франклин, Раймонд Гослинг и другие.
- Термин «двойная спираль» вошел в культуру в 1968 году благодаря книге Уотсона «Двойная спираль».
-
Структура двойной спирали ДНК
- ДНК состоит из двух спиральных нитей, соединенных нуклеотидами.
- В B-форме ДНК спираль правосторонняя, с 10-10.5 парами оснований на оборот.
- В ДНК есть основная и второстепенная бороздки, основная шире.
-
Гибридация и плавление ДНК
- Гибридация — процесс связывания комплементарных оснований для образования двойной спирали.
- Плавление — процесс разрушения связей между нитями ДНК, что позволяет разделять их.
- Плавление происходит легче в определенных участках ДНК, таких как TATA-области.
-
Геометрия оснований
- Геометрия оснований описывается шестью координатами: сдвиг, скольжение, подъем, наклон, поворот и поворот.
- Эти координаты определяют расположение и ориентацию оснований в молекуле ДНК.
-
Формы ДНК
- В природе существуют три формы ДНК: A-DNA, B-DNA и Z-DNA.
- B-форма является наиболее распространенной, с шириной 23.7 Å и шагом спирали 34 Å на 10 пар оснований.
- A-форма и Z-форма также существуют, но имеют другие размеры и функции.
-
Не-двойные спиральные формы
- В 1970-х годах рассматривались альтернативные не-спиральные модели ДНК.
- Эти модели были отвергнуты из-за экспериментальных данных и не принимаются научным сообществом.
-
Гибкость ДНК
- ДНК является относительно жестким полимером с тремя степенями свободы: изгиб, скручивание и сжатие.
- Гибкость ДНК измеряется в терминах ее persistence length, Lp, которая определяет длину, ниже которой полимер ведет себя как жесткий стержень.
-
Определение и измерение Lp
- Lp — длина сегмента полимера, где ориентация становится некоррелированной.
- Измеряется с помощью атомного силового микроскопа.
- В водном растворе Lp составляет около 50 нм (150 пар оснований).
-
Гибкость и жесткость ДНК
- ДНК умеренно жесткая молекула.
- Гибкость зависит от температуры, условий раствора и длины ДНК.
- Гибкость на длинах больше Lp соответствует моделям полимерной физики.
-
Предпочтение изгиба
- ДНК часто имеет предпочтительное направление изгиба.
- Это связано с устойчивостью укладки оснований.
- ДНК с предпочтительным изгибом имеет более длинную Lp и большую жесткость.
-
Циркуляризация ДНК
- Циркуляризация зависит от осевой и торсионной жесткости.
- Оптимальная длина для циркуляризации — около 400 пар оснований.
- Короткие циркулированные сегменты имеют локальные изгибы.
-
Растяжение ДНК
- ДНК в растворе подвергается структурным изменениям из-за тепловой энергии.
- При растяжении ДНК ведет себя как модель Kratky-Porod.
- При достаточном натяжении ДНК может переходить в P-форму.
-
Суперспирализация и топология
- ДНК в клетке обычно отрицательно суперспирализована.
- ДНК может быть топологически ограничена в замкнутых петлях или длинных молекулах.
- Анализ топологии использует значения L, T и W.
- Круговая ДНК с нулевым витком будет круговой.
- Топологически связанные концы ДНК могут быть развязаны топоизомеразами.
-
Парадокс связующего числа
- Происхождение остаточной сверхскручиваемости в геномах эукариот оставалось неясным
- Эту топологическую головоломку называли «парадоксом связующего числа»
-
Разрешение парадокса
- Экспериментально определенные структуры нуклеосом показали чрезмерно скрученный левый виток ДНК вокруг октамера гистона
- Научное сообщество сочло, что парадокс разрешен
-
Связанные темы
- Сравнение программного обеспечения для моделирования нуклеиновых кислот
- ДНК-нанотехнологии
- G-квадруплекс
- Молекулярные модели ДНК
- Молекулярная структура нуклеиновых кислот (публикация)
- База данных, не относящаяся к категории В
- Трехцепочечная ДНК
- Рекомендации