stringtranslate.com

А-ДНК

Структура А-ДНК.

A-ДНК — одна из возможных двойных спиральных структур, которую может принимать ДНК . Считается, что A-ДНК — одна из трех биологически активных двойных спиральных структур наряду с B-ДНК и Z-ДНК . Это правая двойная спираль, довольно похожая на более распространенную форму B-ДНК, но с более короткой, более компактной спиральной структурой, пары оснований которой не перпендикулярны оси спирали, как в B-ДНК. Она была открыта Розалинд Франклин , которая также дала названия формам A и B. Она показала, что ДНК переходит в форму A в условиях дегидратации. Такие условия обычно используются для образования кристаллов, и многие кристаллические структуры ДНК находятся в форме A. [1] Такая же спиральная конформация встречается в двухцепочечных РНК и в гибридных двойных спиралях ДНК-РНК.

Структура

Как и более распространенная B-ДНК, A-ДНК представляет собой правозакрученную двойную спираль с большими и малыми бороздками. Однако, как показано в сравнительной таблице ниже, наблюдается небольшое увеличение числа пар оснований (пн) на виток. Это приводит к меньшему углу скручивания и меньшему подъему на пару оснований, так что A-ДНК на 20-25% короче, чем B-ДНК. Большая бороздка A-ДНК глубокая и узкая, в то время как малая бороздка широкая и неглубокая. A-ДНК шире и более сжата вдоль своей оси, чем B-ДНК. [2] [3]

Отличительной чертой рентгеновской кристаллографии А-ДНК является отверстие в центре. [2] А-ДНК имеет C3'-эндо- складку, которая относится к углероду C3' в фуранозном кольце, находящемуся ниже плоскости сахара.

Сравнение геометрий наиболее распространенных форм ДНК

Вид сбоку и сверху на A-, B- и Z-конформации ДНК.
Желтые точки обозначают расположение спиральной оси ДНК A, B и Z относительно пары оснований гуанин-цитозин.

Промежуточные продукты A/B

Исследования также показывают, что A-форма ДНК может гибридизоваться с более распространенной B-ДНК. Эти промежуточные формы AB перенимают свойства сахарной складки и/или базовую конформацию обеих форм ДНК. В одном исследовании характерная C3'-эндо-складка обнаружена на первых трех сахарах цепи ДНК, в то время как последние три сахара имеют C2'-эндо-складку, как B-ДНК. [2] Эти промежуточные соединения могут образовываться в водных растворах, когда основания цитозина метилируются или бромируются, изменяя конформацию. В качестве альтернативы было показано, что фрагменты, богатые гуанином и цитозином, легко преобразуются из B в A-форму в водных растворах. [4]

Биологическая функция

A-ДНК может быть получена из нескольких процессов, включая дегидратацию и связывание с белком. Дегидратация ДНК переводит ее в форму A, которая, как было показано, защищает ДНК в таких условиях, как сильное высыхание бактерий. [5] [1] Связывание с белком также может отщеплять растворитель от ДНК и преобразовывать ее в форму A, как показано в структуре нескольких гипертермофильных архейных вирусов. К этим вирусам относятся палочковидные рудивирусы SIRV2 [6] и SSRV1, [7] оболочечные нитевидные липотриксвирусы AFV1, [8] SFV1 [9] и SIFV , [7] тристромавирус PFV2 [10] , а также икосаэдрический портоглобовирус SPV1. [11] Считается, что ДНК формы A является одной из адаптаций гипертермофильных архейных вирусов к суровым условиям окружающей среды, в которых эти вирусы процветают.

Было высказано предположение, что двигатели, которые упаковывают двухцепочечную ДНК в бактериофагах, используют тот факт, что A-ДНК короче, чем B-ДНК, и что конформационные изменения в самой ДНК являются источником больших сил, генерируемых этими двигателями. [12] Экспериментальные доказательства того, что A-ДНК является промежуточным звеном в упаковке вирусных биомоторов, получены из измерений резонансного переноса энергии с двойным красителем Фёрстера, показывающих, что B-ДНК укорачивается на 24% в заторможенной («сжатой») промежуточной форме A. [13] [14] В этой модели гидролиз АТФ используется для управления конформационными изменениями белка, которые поочередно дегидратируют и регидратируют ДНК, а цикл укорочения/удлинения ДНК сопряжен с циклом захвата/высвобождения белка-ДНК для создания поступательного движения, которое перемещает ДНК в капсид.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab Розалинд, Франклин (1953). "Структура тимонуклеатных волокон натрия. I. Влияние содержания воды" (PDF) . Acta Crystallographica . 6 (8): 673–677. doi : 10.1107/s0365110x53001939 .
  2. ^ abc Dickerson, Richard E. (1992). "DNA structure from a tkjko Z". DNA Structures Part A: Synthesis and Physical Analysis of DNA . Methods in Enzymology. Vol. 211. pp. 67–111. doi :10.1016/0076-6879(92)11007-6. ISBN 9780121821128. PMID  1406328.
  3. ^ Кокс, Майкл М. (2015). Молекулярная биология: принципы и практика. Дженнифер А. Дудна, Майкл О'Доннелл (Второе издание). Нью-Йорк. ISBN 978-1-4641-2614-7. OCLC  905380069.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  4. ^ Трантырек, Лукаш; Штефл, Ричард; Ворличкова, Микаэла; Коча, Ярослав; Скленаржарж, Владимир; Кипр, Ярослав (07.04.2000). «Двойная спираль ДНК А-типа, имеющая складки дезоксирибозных колец B-типа 11. Под редакцией И. Тиноко». Журнал молекулярной биологии . 297 (4): 907–922. дои : 10.1006/jmbi.2000.3592. ISSN  0022-2836. ПМИД  10736226.
  5. ^ Whelan DR и др. (2014). «Обнаружение массового и обратимого конформационного перехода B- в A-ДНК у прокариот в ответ на высыхание». JR Soc Interface . 11 (97): 20140454. doi :10.1098/rsif.2014.0454. PMC 4208382. PMID  24898023 . 
  6. ^ Di Maio F, Egelman EH и др. (2015). «Вирус, который заражает гипертермофил, инкапсулирует ДНК формы А». Science . 348 (6237): 914–917. Bibcode :2015Sci...348..914D. doi :10.1126/science.aaa4181. PMC 5512286 . PMID  25999507. 
  7. ^ ab Wang, F; Baquero, DP; Beltran, LC; Su, Z; Osinski, T; Zheng, W; Prangishvili, D; Krupovic, M; Egelman, EH (5 августа 2020 г.). «Структуры нитчатых вирусов, инфицирующих гипертермофильные археи, объясняют стабилизацию ДНК в экстремальных условиях». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (33): 19643–19652. Bibcode : 2020PNAS..11719643W. doi : 10.1073/pnas.2011125117 . PMC 7443925. PMID  32759221 . 
  8. ^ Kasson, P; DiMaio, F; Yu, X; Lucas-Staat, S; Krupovic, M; Schouten, S; Prangishvili, D; Egelman, EH (2017). "Модель новой мембранной оболочки в нитевидном гипертермофильном вирусе". eLife . 6 : e26268. doi : 10.7554/eLife.26268 . PMC 5517147 . PMID  28639939. 
  9. ^ Лю, Y; Осински, T; Ван, F; Крупович, M; Схоутен, S; Кассон, P; Прангишвили, D; Эгельман, EH (2018). «Структурная консервация в мембранно-оболочечном нитчатом вирусе, заражающем гипертермофильный ацидофил». Nature Communications . 9 (1): 3360. Bibcode :2018NatCo...9.3360L. doi :10.1038/s41467-018-05684-6. PMC 6105669 . PMID  30135568. 
  10. ^ Ван, Ф.; Бакеро, Д.П.; Су, З.; Осински, Т.; Прангишвили, Д.; Эгельман, Э.Х.; Крупович, М. (2020). «Структура нитевидного вируса раскрывает семейные связи в архейной виросфере». Эволюция вирусов . 6 (1): veaa023. doi :10.1093/ve/veaa023. PMC 7189273. PMID  32368353 . 
  11. ^ Ван, Ф.; Лю, И.; Су, З.; Осински, Т.; де Оливейра, Г. А. П.; Конвей, Дж. Ф.; Схоутен, С.; Крупович, М.; Прангишвили, Д.; Эгельман, Э. Х. (2019). «Упаковка ДНК А-формы в икосаэдрическом вирусе». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 116 (45): 22591–22597. Bibcode : 2019PNAS..11622591W. doi : 10.1073/pnas.1908242116 . PMC 6842630. PMID  31636205 . 
  12. ^ Harvey, SC (2015). «Гипотеза scrunchworm: переходы между A-ДНК и B-ДНК обеспечивают движущую силу для упаковки генома в двухцепочечных ДНК-бактериофагах». Журнал структурной биологии . 189 (1): 1–8. doi :10.1016/j.jsb.2014.11.012. PMC 4357361. PMID  25486612. 
  13. ^ Орам, М (2008). «Модуляция реакции упаковки терминазы бактериофага t4 структурой ДНК». J Mol Biol . 381 (1): 61–72. doi :10.1016/j.jmb.2008.05.074. PMC 2528301. PMID 18586272  . 
  14. ^ Рэй, К (2010). «ДНК-перемалывание вирусным упаковочным мотором: сжатие субстрата Y-ДНК, застрявшего в прокапсидном портале». Вирусология . 398 (2): 224–232. doi :10.1016/j.virol.2009.11.047. PMC 2824061. PMID  20060554 . 

Внешние ссылки