А-ДНК является одной из возможных двойных спиральных структур, которые может принять ДНК . Считается, что А-ДНК является одной из трех биологически активных двойных спиральных структур наряду с B-ДНК и Z-ДНК . Это правосторонняя двойная спираль, очень похожая на более распространенную форму B-ДНК, но с более короткой и компактной спиральной структурой, пары оснований которой не перпендикулярны оси спирали, как в B-ДНК. Его открыла Розалинд Франклин , которая также назвала формы А и В. Она показала, что ДНК переходит в форму А в условиях обезвоживания. Такие условия обычно используются для образования кристаллов, и многие кристаллические структуры ДНК находятся в форме А. [1] Такая же спиральная конформация встречается в двухцепочечных РНК и в гибридных двойных спиралях ДНК-РНК.
Состав
Как и более распространенная B-ДНК, A-ДНК представляет собой правостороннюю двойную спираль с большими и малыми бороздками. Однако, как показано в сравнительной таблице ниже, наблюдается небольшое увеличение количества пар оснований (п.н.) за ход. Это приводит к меньшему углу поворота и меньшему подъему на пару оснований, так что A-ДНК на 20-25% короче, чем B-ДНК. Большая бороздка А-ДНК глубокая и узкая, а малая бороздка широкая и неглубокая. А-ДНК шире и более сжата вдоль своей оси, чем В-ДНК. [2] [3]
Отличительной характеристикой рентгеновской кристаллографии А-ДНК является отверстие в центре. [2] А-ДНК имеет С3'-эндо- складку, которая означает, что углерод С3' в фуранозном кольце находится ниже плоскости сахара.
Сравнительная геометрия наиболее распространенных форм ДНК
Промежуточные A/B
Исследования также показывают, что ДНК А-формы 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, тогда как последние три сахара имеют C2'-эндо-складку, как и B-ДНК. [2] Эти промежуточные соединения могут образовываться в водных растворах, когда основания цитозина метилируются или бромируются, изменяя конформацию. Альтернативно, было показано, что фрагменты, богатые гуанином и цитозином, легко превращаются из B в A-форму в водных растворах. [4]
Биологическая функция
А-ДНК может быть получена в результате нескольких процессов, включая дегидратацию и связывание белков. Обезвоживание ДНК переводит ее в форму А, которая, как было показано, защищает ДНК в таких условиях, как сильное высыхание бактерий. [5] [1] Связывание с белками также может удалять растворитель с ДНК и превращать ее в форму А, о чем свидетельствует структура нескольких гипертермофильных вирусов архей. К таким вирусам относятся палочковидные рудивирусы SIRV2 [6] и SSRV1, [7] оболочечные нитчатые липотриксвирусы AFV1, [8] SFV1 [9] и SIFV , [7] тристромавирус PFV2 [10] , а также икосаэдрический портоглобовирус SPV1. [11] ДНК А-формы считается одной из адаптаций гипертермофильных вирусов архей к суровым условиям окружающей среды, в которых эти вирусы процветают.
Было высказано предположение, что двигатели, упаковывающие двухцепочечную ДНК в бактериофагах, используют тот факт, что А-ДНК короче, чем B-ДНК, и что конформационные изменения в самой ДНК являются источником больших сил, генерируемых этими двигателями. [12] Экспериментальные доказательства того, что А-ДНК является промежуточным продуктом в упаковке вирусного биомотора, получены в результате измерений резонансного переноса энергии Фёрстера с двойным красителем , показавших, что B-ДНК укорачивается на 24% в застопорившейся («сжатой») промежуточной А-форме. [13] [14] В этой модели гидролиз АТФ используется для управления конформационными изменениями белка, которые попеременно обезвоживают и регидратируют ДНК, а цикл укорочения/удлинения ДНК связан с циклом захвата/высвобождения белка-ДНК для создания поступательного движения. который перемещает ДНК в капсид.
^ аб Розалинда, Франклин (1953). «Структура волокон тимонуклеата натрия. I. Влияние содержания воды» (PDF) . Акта Кристаллографика . 6 (8): 673–677. дои : 10.1107/s0365110x53001939 .
^ abc Дикерсон, Ричард Э. (1992). «Структура ДНК из ткйко З». Структуры ДНК. Часть A: Синтез и физический анализ ДНК . Методы энзимологии. Том. 211. стр. 67–111. дои : 10.1016/0076-6879(92)11007-6. ISBN9780121821128. ПМИД 1406328.
^ Кокс, Майкл М. (2015). Молекулярная биология: принципы и практика. Дженнифер А. Дудна, Майкл О'Доннелл (второе изд.). Нью-Йорк. ISBN978-1-4641-2614-7. ОСЛК 905380069.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Трантырек, Лукаш; Штефл, Ричард; Ворличкова, Микаэла; Коча, Ярослав; Скленаржарж, Владимир; Кипр, Ярослав (07.04.2000). «Двойная спираль ДНК А-типа, имеющая складки дезоксирибозных колец В-типа 11. Под редакцией И. Тиноко». Журнал молекулярной биологии . 297 (4): 907–922. дои : 10.1006/jmbi.2000.3592. ISSN 0022-2836. ПМИД 10736226.
^ Уилан Д.Р. и др. (2014). «Обнаружение массового и обратимого конформационного перехода B- к A-ДНК у прокариот в ответ на высыхание». Интерфейс JR Soc . 11 (97): 20140454. doi :10.1098/rsif.2014.0454. ПМК 4208382 . ПМИД 24898023.
^ Ди Майо Ф., Эгельман Э.Х. и др. (2015). «Вирус, заражающий гипертермофила, инкапсидирует ДНК А-формы». Наука . 348 (6237): 914–917. Бибкод : 2015Sci...348..914D. дои : 10.1126/science.aaa4181. ПМК 5512286 . ПМИД 25999507.
^ Аб Ван, Ф; Бакеро, ДП; Бельтран, ЖК; Су, З; Осинский, Т; Чжэн, Вт; Прангишвили, Д; Крупович, М; Эгельман, Э.Г. (5 августа 2020 г.). «Структуры нитевидных вирусов, заражающих гипертермофильные археи, объясняют стабилизацию ДНК в экстремальных условиях». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (33): 19643–19652. Бибкод : 2020PNAS..11719643W. дои : 10.1073/pnas.2011125117 . ПМЦ 7443925 . ПМИД 32759221.
^ Ван, Ф; Бакеро, ДП; Су, З; Осинский, Т; Прангишвили, Д; Эгельман, Э.Х.; Крупович, М (2020). «Структура нитчатого вируса раскрывает семейные связи внутри виросферы архей». Эволюция вирусов . 6 (1): veaa023. дои : 10.1093/ve/veaa023. ПМЦ 7189273 . ПМИД 32368353.
^ Ван, Ф; Лю, Ю; Су, З; Осинский, Т; де Оливейра, GAP; Конвей, Дж. Ф.; Схаутен, 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. Бибкод : 2019PNAS..11622591W. дои : 10.1073/pnas.1908242116 . ПМК 6842630 . ПМИД 31636205.
^ Харви, Южная Каролина (2015). «Гипотеза скручивающего червя: переходы между A-ДНК и B-ДНК обеспечивают движущую силу упаковки генома в бактериофагах с двухцепочечной ДНК». Журнал структурной биологии . 189 (1): 1–8. дои : 10.1016/j.jsb.2014.11.012. ПМЦ 4357361 . ПМИД 25486612.
^ Орам, М (2008). «Модуляция реакции упаковки терминазы бактериофага t4 структурой ДНК». Дж Мол Биол . 381 (1): 61–72. дои : 10.1016/j.jmb.2008.05.074. ПМК 2528301 . ПМИД 18586272.
^ Рэй, К. (2010). «Разрушение ДНК с помощью двигателя вирусной упаковки: сжатие субстрата Y-ДНК, остановленного прокапсидным порталом». Вирусология . 398 (2): 224–232. doi :10.1016/j.virol.2009.11.047. ПМК 2824061 . ПМИД 20060554.