اشکال مختلف DNA: فرم A، فرم B، فرم Z

فهرست مطالب نمایش

مدل واتسون و کریک یا ساختار DNA دو رشته ای مارپیچ راست گرد یا فرم B رایج ترین ساختار شناخته شده است.
علاوه بر این ساختار کلاسیک، چندین شکل دیگر از DNA نیز مشاهده شده است.

بنابراین ساختار مارپیچ DNA متغیر است و به توالی و همچنین محیط بستگی دارد.

چرا اشکال مختلف DNA وجود دارد؟

فضای کافی برای کشیده شدن DNA در یک ترکیب کامل و خطی B-DNA وجود ندارد. تقریباً در همه سلول‌ها، از باکتری‌های ساده تا یوکاریوت‌های پیچیده، DNA باید بیش از هزار برابر فشرده شود تا حتی در داخل سلول یا هسته قرار گیرد.
وضوح تصحیح شده ساختار DNA، بر اساس کریستالوگرافی اشعه ایکس قطعات مصنوعی کوتاه DNA، نشان داده است که واریانس قابل توجهی در ساختار مارپیچ DNA، بر اساس توالی وجود دارد. به عنوان مثال، یک قطعه 200 جفت باز DNA می تواند به گونه ای باشد که گویی بیش از 1000 جفت باز روی یک ژل آکریل آمید است اگر توالی مناسبی داشته باشد. مارپیچ دوگانه ساختار یکنواختی ندارد.

فرم‌های مختلف DNA

فرم B

فرم Watson-Crick از مارپیچ دوگانه است که اکثر مردم با آن آشنا هستند.
آنها مارپیچ دوگانه DNA را پیشنهاد کردند – هر کدام در یک مارپیچ راست گرد – حول یک محور پیچیده شدند. این دو رشته با پیوند هیدروژنی بین بازها (در ساختار مکملی خود) با هم نگه داشته می شوند.
رشته‌های دوگانه به صورت پاد موازی و جفت شده، پیچ خورده اند. نوکلئوتیدهایی که در جهت ˊ5 بهˊ3 روی یک رشته قرار گرفته اند با نوکلئوتیدهای مکمل در جهت گیریˋ3 بهˋ5 رشته مقابل جفت هستند.

اگر پیریمیدین روی یک رشته همیشه با پورین روی رشته دیگر جفت شود، پایه ها در مدل مارپیچ دوتایی قرار می گیرند. بر اساس قوانین Chargaff، A با T و G با C جفت می‌شوند. این یک باز کتو را با یک پایه آمینه، یک پورین با یک پیریمیدین جفت می‌کند. دو پیوند هیدروژنی می‌تواند بین A و T و سه پیوند نیز بین G و C تشکیل شوند.

اینها جفت بازهای مکمل هستند. طرح جفت باز بلافاصله راهی برای تکثیر و کپی اطلاعات ژنتیکی پیشنهاد می کند.
34 نانومتر بین هرجفت باز، 3.4 نانومتر در هر دور، حدود 10 جفت باز در هر دور
قطر 9 نانومتر (حدود 2.0 نانومتر یا 20 آنگستروم).
34o درجه پیچش در مارپیچ ، -6o درجه شیب جفت باز؛ زاویه پیچش 36 درجه

فرم A

تفاوت عمده بین اسید نوکلئیک A-form و B-form در حلقه قند دئوکسی ریبوز است. این در شکل درونی C2 برای شکل B است، در حالی که در درون‌کنفورماسیون C3 در فرم A قرار دارد.
دومین تفاوت عمده بین اسید نوکلئیک A-form و B-form، قرارگیری جفت بازها در داخل دوبلکس است. در فرم B، جفت‌ بازها تقریباً بر روی محور مارپیچ متمرکز شده‌اند، اما در فرم A، از محور مرکزی دور شده و به شیار اصلی نزدیک‌تر می‌شوند. نتیجه یک مارپیچ روبان مانند با هسته استوانه ای بازتر به شکل A است.
مارپیچ راست گرد است
11 جفت باز در هر نوبت. افزایش محوری 0.26 نانومتر؛ پیچش مارپیچ 28 درجه؛ شیب جفت باز 20 درجه
زاویه پیچش 33 درجه. قطر مارپیچ 2.3 نانومتر

فرم Z

یک ساختار دوبلکس کاملاً متفاوت است، با دو رشته در مارپیچ های چپ گرد و یک الگوی زیگ زاگ(مانند نامش) در ساختمان فسفودی استر.
- می تواند زمانی تشکیل شود که DNA در یک توالی پورین-پیریمیدین متناوب مانند GCGCGC باشد، و در واقع نوکلئوتیدهای G و C در ترکیبات مختلف هستند که منجر به الگوی زیگزاگ می شود.
- تفاوت بزرگ در نوکلئوتید G است.
- دارای قند در ساختار درونی C3′ مانند اسید نوکلئیک A-form و بر خلاف DNA-form-Bو باز گوانین در ساختار سیس قرار دارد.
- این گوانین را بر روی حلقه قند قرار می‌دهد، برخلاف شکل عادی که در اسید نوکلئیک A و B دیده می‌شود. توجه داشته باشید که قرار گرفتن باز در حالت ضد انجماد، آن را در موقعیتی قرار می دهد که می تواند به آسانی پیوند H با باز مکمل روی رشته مقابل ایجاد کند.
- مارپیچ دوبلکس در Z-DNA باید با این نوکلئوتید G در ساختار سیس سازگاری داشته باشد. سیتوزین موجود در نوکلئوتید مجاور Z-DNA در C2′ ، ترانس است.
- توسط ریچ، نوردهایم و وانگ در سال 1984 کشف شد.
- دارای رشته های موازی و غیرهمسو به عنوان B-DNA است.
- در مقایسه با B-DNA بلندتر و نازکتر است.
- 12 جفت باز در هر پیچش. افزایش محوری 0.45 نانومتر؛ مارپیچ 45 درجه؛ شیب جفت باز 7 درجه
- زاویه پیچش -30o; قطر مارپیچ 1.8 نانومتر

شرایطی که A، B و فرم Z از DNA مطلوب است

اینکه یک توالی DNA در ترکیب A-، B- یا Z-DNA باشد یا نه به حداقل سه شرط بستگی دارد.
اول محیط یونی یا هیدراتاسیون است که می تواند تبدیل اشکال مختلف مارپیچ به هم را تسهیل کند.
A-DNA با هیدراتاسیون کم سازگار است، در حالی که Z-DNA می تواند با نمک زیاد سازگار شود.
شرط دوم توالی DNA است: A-DNA توسط امتداد خاصی از پورین ها (یا پیریمیدین ها) متمایل است، در حالی که Z-DNA می تواند به راحتی با مراحل متناوب پورین-پیرمیدین تشکیل شود.
شرط سوم وجود پروتئین هایی است که می توانند در یک ترکیب مارپیچی به DNA متصل شوند و DNA را مجبور به ایجاد یک ترکیب متفاوت کنند، مانند پروتئین هایی که به B-DNA متصل می شوند و می توانند آن را به هر دو شکل A- یا Z سوق دهند.
در سلول های زنده، بیشتر DNA در ترکیبی از ترکیبات A و B-DNA قرار دارد، با چند ناحیه کوچک که قادر به تشکیل Z-DNA هستند.

سایر اشکال نادر DNA

C-DNA

در رطوبت نسبی 66 درصد و در حضور یون های Li و Mg دو بار مثبت تشکیل شده است.
راست گرد با افزایش محوری 3.32A درجه در هر جفت باز
9.33 جفت باز در هر پیچش
گام حلزونی 3.32A°×9.33 A˚=30.97A.
چرخش جفت باز=38.58 درجه.
دارای قطر 19 آنگستروم ، کوچکتر از قطر A-&B-DNA.
شیب پایه 7.8 درجه است

D-DNA

نوع کمیاب با 8 جفت باز در هر چرخش مارپیچ
این اشکال DNA در برخی از مولکول های DNA فاقد گوانین یافت می شود.
افزایش محوری 3.03A درجه در هر جفت باز
شیب 16.7 درجه از محور مارپیچ.

E- DNA

DNA گسترده یا غیرعادی.
E-DNA دارای یک محور مارپیچ بلند و قاعده عمود بر محور مارپیچ است.
شیار Major بزرگ و شیار Minorکوچک.
E-DNA که اجازه دارد برای مدت زمان طولانی تری متبلور شود، توالی متیله A-DNA استاندارد را تشکیل می دهد.
E-DNA ترکیب واسطه‌ای در مسیر کریستالوگرافی از B-DNA به A-DNA است.

همچنین بخوانید:

منبع

مترجم : معصومه قریبی ششده

از این مطلب چقدر راضی بودید؟

روی ستاره کلیک کنید تا نظرتون ثبت بشه