Маълумот

Фаҳмидани supercoiling ДНК

Фаҳмидани supercoiling ДНК


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ҳангоми кӯшиши фаҳмидани supercoiling DNA, ман бо ин сатрҳо дар китоб дучор шудам Генетика аз ҷониби Урсула Гуденоф :

Ҳама ДНКҳои табиӣ фавқулоддаанд. Худи меҳвари дуплекс дар фазо роҳи спиралиро пайравӣ мекунад. Барои қариб ҳама ДНК ҳисси гардишҳои суперспиралӣ ба дуплекс муқобил аст, бинобар ин онҳо супертвистҳои манфӣ мебошанд.

Ман ин сатрҳоро фаҳмида наметавонам. Махсусан, дуюм.


Ин маънои онро дорад, ки самте, ки дар он риштаи муътадили дуқабата печонида мешавад (ки он ҳам спирал аст) ва самте, ки худи спирали дукарата барои расидан ба суперкатрҳо печида мешавад, ба ҳамдигар муқобиланд. Ба ин тасвир аз Википедия нигаред, ман фикр мекунам ин возеҳтар мекунад:

Дар аввал як ҳалқаи ДНК бо чархзании муқаррарӣ нишон дода шудааст. Дуюм supercoiling аз молекулаи ҳалқаи печонидашударо нишон медиҳад. Тасаввур кунед, ки тасмаи резинӣ. Ин шумо метавонед дар атрофи меҳвари бандии он гардиш кунед, то гардишро ба даст оред ва дар атрофи меҳвари амудии он барои ба даст овардани суперкоилинг.

Барои молекулаҳои хаттии ДНК ин чунин ба назар мерасад (аз ин ҷо гирифта шудааст):


7.2B: Supercoiling

  • Саҳм аз ҷониби Boundless
  • Микробиологияи умумӣ дар Boundless

Сарпӯши ДНК ба аз ҳад зиёд ё кам печидани як занҷири ДНК ишора мекунад ва ифодаи шиддати он занҷир аст. Supercoiling дар як қатор равандҳои биологӣ, ба монанди фишурдани ДНК муҳим аст. Ғайр аз он, баъзе ферментҳо ба монанди топоизомеразаҳо метавонанд топологияи ДНК-ро тағир диҳанд, то функсияҳоро ба монанди репликатсия ё транскрипсияи ДНК осон кунанд. Ифодаҳои риёзӣ барои тавсифи supercoiling тавассути муқоисаи ҳолати гуногуни печонидашуда бо ДНК-и осудашудаи шакли В истифода мешаванд.

Расм: Сохтори supercoiled ДНК -и даврашакл: Ин сохтори хеле печидаи молекулаҳои даврии ДНК бо чархиши паст мебошад. Аҳамият диҳед, ки табиати спиралии дуплекси ДНК барои возеҳият сарфи назар карда шудааст.

Чун қоида, ДНК-и аксари организмҳо ба таври манфӣ печонида шудааст. Дар як сегменти дугонаи чархзании B-DNA, ду ришта дар ҳар 10,4 то 10,5 ҷуфти асоси пайдарпай дар атрофи меҳвари спиралӣ як маротиба гардиш мекунанд. Илова кардан ё кам кардани гардишҳо, тавре ки баъзе ферментҳо карда метавонанд, шиддатро ба вуҷуд меорад. Агар як сегменти ДНК зери шиддати печида бо пайваст кардани ду нуги он ба доира баста шавад ва сипас озодона ҳаракат кунад, ДНК-и даврашакл ба шакли нав, ба мисли рақами оддии ҳашт, печида мешуд. Чунин конторатсия як суперкоил аст.

Рақами соддаи ҳашт соддатарин суперкоил аст ва шаклест, ки ДНК-и даврашакл барои ҷойгир кардани як печутоби аз ҳад зиёд ё як печутоби хеле кам пешбинӣ шудааст. Ду лобаи тасвири ҳашт вобаста ба якдигар ба самти соат ё ба самти муқобили соат давр мезананд, вобаста ба он, ки спирал пӯшидааст ё зери поя аст. Барои ҳар як печутоби спиралии иловагии ҷойгиршуда, лобҳо як гардиши дигарро дар меҳвари худ нишон медиҳанд.

Шакли исм &ldqusupercoil&rdquo дар заминаи топологияи ДНК хеле кам истифода мешавад. Ба ҷои ин, гардиши глобалии ДНК-и даврашакл, ба монанди гардиши лобҳои рақами ҳашт дар боло, ҳамчун чархиш номида мешавад. Мисоли дар боло овардашуда нишон медиҳад, ки печутоб ва гардиш ба ҳамдигар табдилшавандаанд. &ldquoSupercoiling&rdquo як амволи абстрактии математикӣ мебошад, ки ҷамъи гардиш ва гардишро ифода мекунад. Твист шумораи гардишҳои спиралӣ дар ДНК мебошад ва гардиш ин чанд маротиба чархи дугона аз болои худ убур кардан аст (инҳо supercoils мебошанд).

Печутобҳои иловагии спиралӣ мусбат буда, боиси болишти позитивӣ мегарданд, дар ҳоле ки печутоби субтрактивӣ боиси болишти манфӣ мегардад. Бисёре аз ферментҳои топоизомераза суперкоилизатсияро ҳис мекунанд ва ҳангоми тағир додани топологияи ДНК онро тавлид мекунанд ё пароканда мекунанд. Қисман аз сабаби он ки хромосомаҳо метавонанд хеле калон бошанд, сегментҳо дар мобайн метавонанд тавре амал кунанд, ки нӯги онҳо лангар буда бошад. Дар натиҷа, онҳо метавонанд гардиши зиёдатиро ба қисми боқимондаи хромосома тақсим карда натавонанд ё гардишро барои барқароршавӣ аз зери печонидашуда азхуд карда наметавонанд ва сегментҳо метавонанд печида шаванд, ба ибораи дигар. Дар ҷавоб ба суперколинг, онҳо миқдори ғалатро мепиндоранд, гӯё ки гӯё ақсои онҳо пайваст шуда бошанд.

ДНК-и олӣ ду сохторро ташкил медиҳад a плектонема ё а тороид, ё омезиши ҳарду. Молекулаи манфии supercoiled ДНК як спирали чапи чап, тороид ё спирали дутарафаи рост бо ҳалқаҳои терминалӣ, плектонемаро ба вуҷуд меорад. Плектонемаҳо одатан дар табиат бештар маъмуланд ва ин шаклест, ки аксари плазмидҳои бактериявӣ мегиранд. Барои молекулаҳои калонтар сохтани сохторҳои гибридӣ маъмул аст & ndash ҳалқа дар тороид метавонад ба плектонема дароз шавад. Агар ҳамаи ҳалқаҳо дар тороид дароз шаванд, он нуқтаи шохаи сохтори плектонемикӣ мешавад.


Топоизомеразаҳои ДНК: биохимия ва биологияи молекулавӣ

Ролф Мензел, Мартин Геллерт, Дар пешрафтҳо дар фармакология, 1994

E Дар баъзе мавридҳо транскрипт метавонад ба Supercoiling DNA таъсир расонад

Локшон ва Моррис (1983) қайд карданд, ки ҷилавгирӣ аз гиразаи ДНК метавонад ба ҷамъшавии суперкоилҳои мусбати ДНК оварда расонад, ки ин як аномалия аз сабаби мавҷуд набудани механизми ферментативии возеҳ аст. Прусс ва Дрлика (1986) аз вобастагии ғайричашмдошти супполинги ДНК аз резидент хабар доданд тет промоутери pBR322 дар штамми топоизомеразаи I-ноқис. Лю ва Ванг (1987) ин мушоҳидаҳоро шарҳ дода, хотиррасон карданд, ки табиати спиралии дугонаи занҷири ДНК барои ҳал кардани мушкилоти минбаъдаи топологӣ гардиши молекулаи ДНК ё комплекси транскриптиро талаб мекунад. Дар сурати набудани гардиши комилан озод, полимеразаи РНК, ки дуплекси ДНК -ро пайгирӣ мекунад, пеш аз мураккабии транскрипсия ва суперколҳои манфии ДНК суперколлҳои ДНК ба вуҷуд меорад. Дар чунин модел, гиразаи ДНК гардишҳои мусбии суперхеликиро пеш аз полимеразаи РНК нест мекунад ва топоизомеразаи ман ҳама гардишҳои манфии суперҳерилавии паси саршударо ором мекард. Барои арзёбӣ кардани дараҷае, ки ин нақша дар кадом самт амал мекунад Э. coli, бояд донист, ки кай гардиши маҷмааи транскриптсия маҳдуд карда мешавад ва дар кадом шароит топоизомеразаҳо наметавонанд бо суперколлҳои аз транскрипт тавлидшудаи ДНК ҳамқадам бошанд. Ин масъалаҳо мавриди таҳқиқот қарор гирифтаанд, ки дар ҷойҳои дигари ин ҷилд муфассал баррасӣ шудаанд. Натиҷаҳои тадқиқоти охирин (Кук ва дигарон., 1992) нишон медиҳанд, ки ҳам транскрипсияи гуногун ва ҳам замимаи мембранаи яке аз воҳидҳои транскрипсия барои транскрипсия барои амиқ тағир додани суперкинги ДНК лозим аст. Ин коргарон инчунин қайд карданд, ки дар як бактерияи навъи ваҳшӣ, гиразаи ДНК ва топоизомераза ман қодир дорам, ки бо мушкилоти топологии дар натиҷаи транскрипсия тавлидшуда ҳамқадам шавам ва аз ин рӯ, муайянкунандаҳои асосии суперкулиши ДНК дар ҳуҷайра мебошанд.


Фаҳмидани ДНК: Молекула ва чӣ тавр кор мекунад

Нашри дуюми Фаҳмидани ДНК пурра таҷдиди назар ва таҷдид ва зиёда аз 50% васеъ карда шуд, то пешрафтҳои навро фаро гирад. Китоб зина ба зина мефаҳмонад, ки чӣ гуна ДНК сохторҳои мушаххасро ташкил медиҳад, табиати ин сохторҳо ва чӣ гуна онҳо ба равандҳои биологии транскрипсия ва нусхабардорӣ чӣ гуна таъсир мерасонанд.
Хусусиятҳои функсионалии ҳар як молекула мустақиман ба сохтори он вобастаанд ва ба сохтори он таъсир мерасонанд, ин махсусан барои ДНК, молекулае, ки рамзи тамоми ҳаёти рӯи заминро дорад, дуруст аст. Бо услуби возеҳ, мухтасар ва баъзан зинда навишта шудааст, Фаҳмидани ДНК барои ҳама донишҷӯёни биологияи молекулавӣ, биохимия ва генетика, барои онҳое, ки дар ин соҳа аз қабили физика ё химия ҳастанд ва ҳатто барои тадқиқотчиёни ботаҷрибае, ки воқеан мехоҳанд ДНК -ро фаҳманд.

Хусусиятҳои асосӣ
* Нашри нав, зиёда аз 50% васеъ карда шуд
* Комилан таҷдиди назар ва навсозӣ
* Бисёр истинодҳои иловагӣ ва навшударо дар бар мегирад
* Таҳқиқоти охирини ДНК-ро дар бемориҳо ва тиб ҷамъбаст мекунад
* Зиёда аз 110 тасвирҳоро дар бар мегирад, ки баъзеашон ранга мебошанд
* Воҳидҳои асосии ДНК ва чӣ гуна онҳо чархи дукаратаро ташкил медиҳанд, тавсиф мекунад
* Навъҳои гуногуни спирали дугонаи ДНК -ро, ки пайдо шудаанд, тавсиф мекунад
* Шарҳ медиҳад, ки чӣ гуна ва чаро ДНК каҷ ва каҷ мешавад
* Механизмҳои supercoiling ДНК-ро баррасӣ мекунад
* Ҷамъшавии ДНК ва сафедаҳоро ба хромосомаҳо ҷамъбаст мекунад
* Усулҳоеро, ки барои омӯзиши сохтори ДНК истифода мешаванд, нишон медиҳад
Корҳои охирини комплексҳои сафеда-ДНК-ро тавсиф мекунад
* Дар охири ҳар боб машқҳои оддӣ ва хониши минбаъдаро дар бар мегирад


Танзими supercoiling ДНК-и транскрипсия тавлидшуда

Сатҳи supercoiling аз ду ҷараёни муқобил вобаста аст: чӣ қадар зуд ба ДНК фишори торсионалӣ ворид карда мешавад ва чӣ қадар зуд он ба минтақаҳои дурдасти геном паҳн мешавад ё паҳн мешавад. Насли суперкоил дар комплексҳои паҳлӯи ДНК полимеразаи РНК аз суръати дарозшавии транскрипсия вобаста аст, ки метавонад дар сурати набудани таваққуфи мушаххаси полимеразаи РНК ва суръати оғозёбии транскрипсия нисбатан инвариант бошад [17], [37], [38] . Ҳамин тариқ транскрипсияи сатҳи паст


Натиҷаҳо

Фаъолиятҳо дар асоси намунавӣ фаъолияти донишҷӯёнро оид ба арзёбии мундариҷа беҳтар карданд

Барои муайян кардани таъсири модулҳои 3D, мо фоидаи омӯзиши пеш аз муқарраршуда барои ҳар як арзёбӣ таҳлил кардем. Маълумоти мо нишон медиҳад, ки фаъолияти донишҷӯён афзоиш ёфтааст (Расми 2 А, се бари аввал) пас аз ҳар як модули 3D дар курси калони биохимияи бақайдгирӣ, бо фоидаи миёнаи муқарраршуда 51% истифода шуд. Ғайр аз он, вақте ки яке аз модулҳо ба курси хурди биохимия дохил карда шуд, дастовардҳои омӯзиши донишҷӯён низ мушоҳида карда шуданд (Расми 2 А, бари чорум) нишон медиҳад, ки ин модулҳои омӯзиши 3D метавонанд дар муҳитҳои гуногуни таълим таъсирбахш бошанд. Ҳамин тариқ, ин беҳбудиҳо барои донишҷӯёне, ки модулро истифода мебурданд, дар муқоиса бо назорати бе модул барои арзёбии Модули II, ки фоидаи ҳамагӣ 9.0% -ро нишон доданд, калон буданд (Расми 2 А, бари панҷум).

Беҳбудиҳое, ки барои ҳар се модул бо курси фарогирии калон мушоҳида карда мешаванд, аз иҷрои курси донишҷӯён вобаста набуданд (саҳ = 0.32, 0.43 ва 0.16 аз таҳлили ихтилоф дар муқоиса бо дастовардҳои муқарраршуда барои донишҷӯён дар чор квартил дар асоси иҷрои курс). Бо вуҷуди ин, дар ҳоле ки мо як тамоюли донишҷӯёни духтарро дар муқоиса бо ҳамсолони мардони худ аз модулҳои ба модел бештар фоидаовартар дарёфт кардем (1.25-, 1.15- ва 1.06 маротиба беҳтар дар баҳодиҳӣ), ин арзишҳо чандон муҳим набуданд (саҳ > 0,056, 0,414 ва 0,655, барои ҳар як модул, расми 2 Б.).

Фаъолиятҳои ба модел асосёфта иҷрои хонандагонро оид ба ҳадафҳои мушаххаси омӯзиш беҳтар намуд

Барои арзёбии фаъолияти донишҷӯён дар самтҳои мундариҷа, ки бевосита ба ақидаҳои нодурусти мавриди баррасӣ қарор гирифтаанд, мо дастовардҳои донишҷӯёнро барои ҳадафҳои мушаххаси омӯзишии дар ҷадвали 1 овардашуда чен кардем (расми 3). Маълумот афзоиши ҳар як ҳадафи омӯзишии санҷиширо нишон медиҳад, ки нишон медиҳад дастовардҳои назаррас дар ҳама ҳадафҳо. Ҳамин тариқ, маълумоти мо дастгирӣ мекунад, ки ин модулҳои омӯзиши 3D ба рафъи тасаввуроти нодурусти донишҷӯёни биохимияи бакалаврӣ мусоидат мекунанд (Ҷадвали 1).

Фаъолиятҳо дар асоси намуна Беҳтар шудани фаъолияти донишҷӯён аз рӯи унсурҳои баҳодиҳӣ

Барои арзёбии дастовардҳои умумии донишҷӯён дар ҳадафҳои омӯзишии озмудашуда, мо ба ҳисоби миёна нишондиҳандаҳои синфро дар ҳар як банди арзёбӣ чен кардем. Мо фоизи дурустро барои ҳар як ашё барои муқоисаи пешакӣ бо арзёбии баъдӣ тартиб додем. Таҳлили пешакӣ ва баъд аз иҷрои ҳар як банди арзёбӣ нишон дод, ки донишҷӯён дар якҷоягӣ бо истифода аз модулҳо новобаста аз андозаи синф қариб ҳамаи консепсияҳои санҷидашударо такмил додаанд (расми 4).

Донишҷӯён консепсияҳои омӯхташударо ба системаҳои гуногун татбиқ карданд ва имконият доштанд, ки байни 2D ва 3D тарҷума кунанд

Барои арзёбии қобилияти хонандагон дар татбиқи мундариҷаи омӯхташуда ба системаҳои ношинос, мо баъзе саволҳои баҳодиҳиро тарҳрезӣ кардем, то мафҳумҳоро дар системаҳои гуногун назар ба оне, ки дар синф муҳокима карда мешаванд, санҷанд. Масалан, дар ҳоле ки модули II ба омили транскрипсияи бактериофаг focused таваҷҷӯҳ зоҳир кардааст, саволи 9-и баҳодиҳии мувофиқ аз донишҷӯён хоҳиш мекунад, ки чизҳои омӯхтаашонро дар бораи таъсири ҳолати олигомерӣ ба наздикии ҳатмӣ ба омили транскрипсияи сафедаи омилҳои ҳавасмандгардонӣ истифода баранд (расми 2). 5 А). Донишҷӯён 71% ва 80% дастовардҳои муқарраршудаи омӯзишро аз рӯи ин савол нишон доданд (Расми 5 C).

Мо инчунин саволҳо таҳия кардем, то ба донишҷӯён имкон диҳанд, ки байни 2D ва 3D тарҷума кунанд. Масалан, Саволи 10-и ҳамин баҳодиҳӣ маҳорати донишҷӯёнро дар тарҷумаи байни 2D ва 3D нишон медиҳад, зеро онҳо бояд як сегменти ДНК-ро дар атрофи сафедаи ҳатмии ДНК дар зеҳни худ печонанд ва таъсиреро, ки ин амал ба ҳатмӣ мерасонад, пешгӯӣ кунад. фаъолият (расми 5 Б.). Донишҷӯён 62%, 76%, 26% ва 26% дастовардҳои муқарраршудаи омӯзиширо дар банди 1-4 дар ин савол нишон доданд (расми 5). C).

Донишҷӯён ба фаъолияти намунавӣ баҳо доданд

Ҳангоми пурсиш дар бораи таҷрибаи онҳо бо модулҳои омӯзиши 3D, бисёр донишҷӯён розӣ шуданд, ки моделҳо барои омӯзиши онҳо фоидаоваранд. Дар ҳоле, ки донишҷӯёни курси фарогир ҳама модулҳоро ба итмом расониданд, донишҷӯёни курси дохилшавӣ танҳо модули аввалро хатм карданд, аммо дар бораи таҷрибаи худ пурсишномаи муфассал гирифтанд. Тақрибан 60% аз хонандагони синфҳои фарогир изҳор доштанд, ки дар маҷмӯъ моделҳои физикӣ омӯхтани маводи омӯхташударо осонтар мекунанд. Аз донишҷӯёни синфи хурди бақайдгирӣ, 81% изҳор доштанд, ки модули I ба онҳо дар фаҳмидани сохтор ва вазифаи кислотаи нуклеин кумак кардааст ва 91% дархост кардаанд, ки моделҳои шабеҳ дар синф ва дарсҳои оянда истифода шаванд (Расми 6).

Дар мусоҳибаҳо донишҷӯён дар бораи мушкилоте, ки ҳангоми истифодаи модулҳои омӯзиши 3D таҷриба кардаанд, инъикос карданд. Пас аз татбиқи аввалини Модули I, нигарониҳо аз он иборат буданд, ки 1) нокифоя ҷорӣ карда шудани моделҳо ва мафҳумҳои мавриди ҳадаф қарордошта, 2) гурӯҳҳо хеле калон буданд, ки таъсири баъзе донишҷӯёнро бо моделҳо маҳдуд мекунанд ва 3) дар рафти таълим фикру мулоҳизаҳои нокифоя ва аз нав гурӯҳбандӣ набуданд. синф. Мо тавонистем ин мушкилотро барои модулҳои оянда ислоҳ кунем, аз ҷумла ҷойгиркунии дуюми модули якум дар синфи бақайдгирии хурд. Мо ин корро тавассути 1) сарфи 10-15 дақиқа барои роҳнамоии донишҷӯён ба моделҳо, мавзӯъҳои асосӣ ва мафҳумҳои асосии замина барои ҳар як модули минбаъда, 2) ташкили гурӯҳҳои се донишҷӯ дар як маҷмӯа барои зиёд кардани тамос бо моделҳо ва 3) таъмини фикру мулоҳизаҳои хаттӣ ва шифоҳӣ бо слайдҳои мухтасар ва нуқтаҳои гузариш ба саволҳои клик. Пас аз татбиқи ин тағирот, донишҷӯён дар бораи вақти тамоси намунавӣ камтар изҳори нигаронӣ карданд.

Донишҷӯён инчунин манфиатҳои даркшудаи модулҳои омӯзиши 3D -ро тавсиф карданд. Манфиатҳои зикршуда 1) бартарии амалӣ, 2) бояд ба саволҳо ҷавоб диҳанд ва ҷавобҳои худро асоснок кунанд, на ба ёд овардани ҷавобҳо аз устод ва 3) омӯзиши мустақилона бо гурӯҳ. Як донишҷӯ таҷрибаҳои худро бо моделҳо ҷамъбаст кард: “[Истифодаи моделҳои 3D] танҳо ба шумо кӯмак карда метавонад. Хондан чизе воқеан коркард намешавад ва сипас ҳангоми дар лексия шунидани он шумо эҳсос мекунед, аммо аз ҷиҳати ҷисмонӣ дидани он як чизи абстрактиро воқеӣ месозад ва ба назарам чунин менамояд, ки ман аз модулҳои физикӣ чизи бештаре гирифтаам . ” Дар посух ба ду модули аввал, донишҷӯи дигар розӣ шуд, ки ин усули омӯзиш "тамоми кор" арзишманд аст. .. Ман инро дар хотир нигоҳ медорам, агар ман ин корро ҷисман анҷом диҳам».

Ҳатто як донишҷӯе, ки "комилан розӣ набуд", ки моделҳои физикӣ омӯзиши маводи омӯзиширо осонтар кардааст (Расми 6) А) дар қисми модули саввум дар қисми посухи ройгони пурсиш ихтиёрӣ чунин корҳоро ихтиёрӣ кард: "Гирифтани имкони дидани ДНК-и рост ва чап аз нуқтаи назари 3D нисбат ба дидани он дар рӯи коғаз хеле афзалтар буд." Ғайр аз он, дар иҷрои баҳодиҳӣ байни донишҷӯёни ихтилофдор ва донишҷӯёни тасдиқкунанда ҳеҷ тафовуте вуҷуд надошт (саҳ & gt 0.35 байни донишҷӯёне, ки "ба таври қатъӣ" мухолифанд "ё" мухолифанд "ва онҳое, ки моделҳои физикӣ омӯзиши маводи омӯзиширо осонтар кардаанд Ин ҷудокунии аёнӣ қобили зикр аст, аммо он инчунин афзалиятҳоеро инъикос мекунад, ки донишҷӯён бо ҳамкориҳои ҷисмонӣ бо моделҳои 3D, ҳатто ҳангоми муқовимат ба истифодаи онҳо, таҷриба мекунанд.


Supercoiling DNA дар ифодаи ген нақш мебозад

Ҳуҷайра барои танзими ифодаи генҳо роҳҳои зиёде дорад, ки яке аз онҳо сохтори худи геном аст, ки генҳои фаъол бояд барои ифодаи мошинҳои мобилӣ дастрас бошанд. Гумон меравад, ки ДНК дар ядрои ҳуҷайра дар ҳолати динамикӣ қарор дошта, дар он мунтазам печутоб мехӯрад ва гардиш мекунад ва баъзе минтақаҳоро дастрас месозад ва дигаронро маҳдуд мекунад. Вақте ки як ген ифода мешавад, ду риштаи ДНК кушода мешаванд, ки ба минтақаҳои наздик як печутоби изофӣ гузошта, онро печонида мегиранд. Ҳоло муҳаққиқон дарёфтанд, ки ҳуҷайра ин supercoil -ро исроф намекунад ва онро барои амалӣ сохтани ҷанбаи дигари танзими генҳо истифода мебарад. Натиҷаҳо дар Ҳисоботи ҳуҷайра.

& quotИн натиҷаҳо як қадами аввалин барои фаҳмидани суперколинг ҳамчун танзимгари муҳими геном ва на танҳо ҳамчун мушкили мубодилаи моддаҳои ДНК мебошанд & quot; гуфт Фелипе Корт ва eacutes, сардори ДНК Топология ва Танаффусҳо дар Маркази миллии тадқиқоти саратоншиносии Испания ( CNIO).

Муҳаққиқон пешниҳод карданд, ки ин навъи танзими генетикӣ танҳо ба генҳои муайян, ба монанди генҳое, ки зуд ба вуҷуд меоянд - бо тартиби садҳо маротиба дар тӯли чанд дақиқа дахл дорад. Ин гуна генҳо метавонанд ба стресс, гормонҳо, сигналҳое, ки афзоиши ҳуҷайраҳоро назорат мекунанд, ё stimulation neuronal, масалан, зуд вокуниш нишон диҳанд.

Суперкоилҳои ДНК бояд ором карда шаванд ва ферментҳо бо номи топоизомеразаҳо метавонанд барои коҳиш додани ин стресс дар молекула кӯмак расонанд. Онҳо метавонанд дар ҳолати аз ҳад зиёд будан ва кам гардиш дар спирали дугонаи ДНК дар муқоиса бо сохтори муқаррарии он кӯмак кунанд. Топоизомераза TOP2A ба назорати ифодаи генҳое, ки зуд вокуниш нишон медиҳанд, кӯмак мерасонад.

Дар ин кор, муҳаққиқон нишон доданд, ки TOP2A метавонад суперкоилинги манфиро дар промоторҳои ген бартараф кунад, ки гардишҳоро дар риштаҳои ДНК дар ин минтақаҳо зиёд мекунад. Ҳамин тавр, спирали дукарата кушода мешавад ва молекулае, ки генҳои фаъолро, ки полимеразаи РНК ном дорад, транскрипсия мекунад, наметавонад пеш равад, ки он ба зудӣ фаъолсозии генро ҳангоми зарурати ҳуҷайра ба он омода месозад.

"Топоизомеразаҳо фасилитаторҳои фаъолсозии генҳо ҳисобида мешаванд, гарчанде ки дар ин ҷо мо нишон медиҳем, ки топоизомераза TOP2A дар минтақаҳои промоутерҳои генҳо ба монанди c-FOS [регулятори паҳншавии ҳуҷайра] амал мекунад, то онҳоро репрессия нигоҳ дорад, аммо як контексти топологии мушаххасеро эҷод мекунад, ки ба онҳо имкон медиҳад, ки зуд фаъол шаванд. барои расонидани вокуниши фаврӣ ба ҳавасмандкунӣ, гуфт Корт&еактес.

Ин навъи танзими генҳо метавонад барои баъзе равандҳои бунёдии ҳуҷайра муҳим бошад, аммо барои фаҳмидани он, ки чанд маротиба ҳуҷайра онро истифода мебарад, кори бештар лозим мешавад. Муҳаққиқон пешниҳод карданд, ки supercoiling DNA инчунин метавонад барномаҳои дигар барои ҳуҷайра дошта бошад, ба монанди тақвияти мутақобилаи байни ДНК ва молекулаҳо, ки ба идоракунии ифодаи ген кӯмак мекунанд.

"Ҳуҷҷат инчунин имкони истифодаи ингибиторҳои топоизомеразаро барои тағир додани ин равандҳо ва аксуламалҳои ҳуҷайравӣ ва ҳатто эҳтимолан табобати эҳтимолии зидди варамҳо мекушояд" гуфт Корт & Еакутс.


Геномаи хурди даврашакл пӯшида

Геноми Simian Virus 40 (SV40) як геноми ДНК -и даврашакл, пӯшида ва дугона мебошад. Барои мақсадҳои ин муҳокима, он 5300 асос дорад. Мо интизорем, ки дар шароити физиологӣ ДНК дар як гардиш 10.6 ҷуфти асосиро намоиш медиҳад (яъне як Твист = 10.6 бар/гардиш). Дар ин ҳолат, бе Writhe, рақами пайванд чунин хоҳад буд:

Рақами пайванд = 5300 bp/(10.6 bp/гардиш) + 0

Рақами пайвастшавӣ = 500 гардиш

яъне мо интизор будем, ки 500 360 дараҷа гардиши риштаҳои ДНК дар дарозии геномаи даврашаклро интизорем.

  • Ин шакл (бо 10,6 ҷуфти асосӣ дар як гардиш) бидуни Writhe ифодакунандаи "standard", ё вайроннашуда, спирали ДНК.
  • Ин инчунин бо номи & quotrexax & quot шакли ДНК ва дуплексро ба таври ҷисмонӣ гузоштан мумкин аст ҳамвор дар сатҳи он, зеро барои ба даст овардани арзиши афзалиятноки 10.6 basepair дар як печутоб ба Writhe ниёз надорад:

Расми 1.6.2:Спирти стандартии ДНК

Аммо, вақте ки такрори SV40 дар аввал ба анҷом мерасад, мушоҳида мешавад, ки дар ДНК як минтақаи дуплекси кушод боқӣ мемонад:

Расми 1.6.3:ДНК бо минтақаи кушода

Натиҷа ин аст, ки дар дохили ДНК -и дуплекс тақрибан 475 гардиши спирал мавҷуд аст (яъне рақами пайвандак = 475).

  • Гуфта мешавад, ки ДНК чунин аст зери ҷароҳат.
  • Майдони кушод аз ҷиҳати энергетикӣ номусоид аст.
  • Молекулаи ковалентии пӯшида наметавонад бо зиёд кардани рақами истинод барои ин танзим кунед. Яъне, наметавонад худсарона як ё ҳарду риштаи дуплексро канда, 25 гардиши дигарро ба дуплекс ворид кунед (рақами пайвандакро 25 зиёд кунед) ва дубора пайваст кунед.

ДНК дорад се интихобҳо:

  1. Он метавонад шумораи рақамҳоро танзим кунад пойгоҳҳои пой дар як гардиш дар саросари молекула аз 10,6 б/гардиши дилхоҳ то 11,2 б/гардиш (яъне 5300 бар/475 гардиш). (Эзоҳ: а афзоиш дар шумораи basepairs дар як гардиш хоҳад кам шудан арзиши гардиш зери ҷароҳат ДНК дар як гардиш шумораи бештари ҷуфтҳои базавӣ дорад).
  2. ДНК метавонад ба топологияи "supercoil" печад ва арзиши гардиши дилхоҳро (10.6) бо рақами пайванди додашуда нигоҳ дорад (дар ин ҳолат 475).
  3. Дуплекс метавонад бо як печутоби 10.6 bp/гардиш барои аксари сохтор вуҷуд дошта бошад ва пас дошта бошад минтақае, ки печутоби сифрӣ надорад (на ҳатман дуплекси гудохташуда). Ин аз сабаби геометрияи кунҷҳои пайвандак хеле номусоид аст.

Ҳамин тариқ, барои геномаи 5300 bp SV40, ки рақами пайвандиаш 475 аст, барои нигоҳ доштани арзиши 10.6 bp/twist, дар маҷмӯъ 25 суперкафи манфӣ лозим аст (Writhe = & shy25):

  • Яъне 25 supercoils манфӣ (бисту панҷ гардиши 180° дуплекси ДНК, дасти рост ҳангоме ки шумо ба supercoiling ба поён менигаред).

Муқаддима

Баррасии каҷ дар ДНК барои муҳокима дар мақолаи асосӣ заминаи техникӣ медиҳад (Машғул шудан бо саволҳои дараҷаи олӣ: ҳушёрии маърифатӣ барои дараҷаҳои баландтари каҷӣ лозим аст, 2004).

Фаҳмишҳо дар мақолаи асосӣ дар бораи & quotwistedness & quot инъикоси интуитивии мураккабиро инъикос мекунанд, ки барои фаҳмидани он, ки каҷравӣ чӣ гуна кор мекунад ва чаро он метавонад дар баъзе равандҳои психологию иҷтимоӣ муҳим бошад ва инчунин дар баъзе дигарҳо мушкили ҷиддӣ бошад. Як қисми душворӣ дар наздик шудан ба ин масъала дар он аст, ки "каҷравӣ" дар аксари мавридҳо беихтиёр ҳамчун истилоҳи таҳқиромез барои тавсиф кардани намунае истифода мешавад, ки барои манъ кардани тафаккури дуруст ва возеҳӣ ҳис карда мешавад. Далел дар ин ҷо ин аст, ки бо назардошти аҳамияти он дар ҳама миқёси табиат, аз ташкили туманӣ то ташкили ҳуҷайраи инсон, барои фарқ кардани шаклҳои гуногуни печида ва дарки вазифаи онҳо вуҷуд дорад. Ин метавонад махсусан барои оштӣ додани фаҳмишҳои зоҳиран оштинопазир дар ҷомеа арзишманд бошад.

Шоистагии тамаркуз ба табиат ва вазифаи печутоби ДНК дар он аст, ки он як қолаби бойи табииро пешкаш мекунад. Он ҳисси дараҷаи мураккабиро пешкаш мекунад, ки барои фаҳмидани он, ки чӣ гуна каҷравӣ ва иқтибосҳо & quot -ро дар амал азхуд кардан лозим аст. Инчунин баҳс кардан мумкин аст, ки ҳамчун раванде, ки дар ҳар як бадани инсон фаъол аст ва ба ҳаёти инсон хос аст, одамон метавонанд як навъ фаҳмиши амиқи интуитивӣ дар бораи он ки чӣ тавр кор мекунанд ва "дурустӣ" -и ин корро дошта бошанд. Баъзе аз динамикаи хеле равшани ин раванд инчунин метавонанд намунаҳое пешниҳод кунанд, ки чӣ гуна таъсироти монеъкунандаи "twistedness", вақте ки онҳо ҳамчун як маҳдудият барои рушди инсон эҳсос мешаванд, ҳал карда мешаванд.

Фаҳмиш дар бораи он ки чӣ гуна ДНК кор мекунад, бо мафҳумҳои топология хеле бой карда шуд - ҳамчун як бахши математика, ки бо хосиятҳои сохторӣ сарукор дорад, ки бо деформатсияҳо ба монанди дароз кардан ва хам шудан бетағйир мемонанд. Истифодаи ин математика махсусан муҳим аст, зеро ягон роҳи таҷрибавии мушоҳида кардани динамикаи амали ферментативӣ вуҷуд надорад, алахусус дар робита бо гиреҳ ва печонидани ДНК (ниг. Де Витт Сумнерс. Пардаро бардоштан: Истифодаи топология барои санҷидани амали пинҳонии ферментҳо, 1995 Сяоян Р.Бао ва дигарон. Рафтори гиреҳҳои мураккаб дар молекулаҳои ягонаи ДНК, 2003).

Молекулаҳои ДНК-и хромосомӣ хеле дароз ва борик мебошанд. Дар фосилаи тақрибан 0,0006 сантиметр дар ҳар як ҳуҷайраи инсон зиёда аз як метр ДНК мавҷуд аст. Агар ДНК ба шакли хатӣ маҳдуд карда мешуд, он ба як ҳуҷайра намерасид. Аз ин рӯ, он бояд чанд маротиба пӯшида шавад, то дар ҳудуди як ҳуҷайра ҷойгир шавад. ДНК аз 10 ** ҷуфтҳои асосӣ иборат аст. Ин зичии бастабандӣ боиси пайдошавӣ ва гиреҳҳо дар ДНК мебошад, ки барои тақсим кардани ҳуҷайра муҳиманд (бо ҷалби транскрипсия ва нусхабардорӣ).

Сохтори ДНК

ДНК як молекулаи дугонаи занҷирест, ки аз ду занҷири поляризатсияшуда (аз полимерҳои дезоксирибонуклеотид) иборат аст, ки ба самтҳои муқобил медаванд (антипараллел номида мешаванд) ва шамол дар гирди меҳвари марказӣ, муштарак - яке дар атрофи дигаре печидааст, то шакли умумии чархдор (маълум) ҳамчун спирали плектонемикӣ). Ҳардуи онҳо бо дасти рост захмӣ шудаанд. Ин сохторро бо спирали паранемикӣ муқоиса кардан лозим аст, ки дар он як ҷуфт рагҳо паҳлӯ ба паҳлӯ ҷойгиранд, бе ҳам печида. Риштаҳо баъзан ҳамчун риштаи Уотсон ва риштаи Крик фарқ мекунанд.

Дар сурати сохтори молекулавии хромосомаҳои эукариотӣ дар ҳар як қутти инсон, 2 ядрои ДНК ба ядрои ҳуҷайра бастабандӣ карда мешавад. Барои дастрасӣ ба иттилоот, он бояд ҳамчун чархи дукарата кушода шавад ва бояд дар ядро ​​"паҳн шавад". Аммо, ҳангоми тақсимоти ҳуҷайраҳо (митоз), барои ҳаракат додани онҳо онҳо ба таври зерин ба бастаҳои зич печонида мешаванд:

  • Ташаккули нуклеосома (& гарданбанд дар сатр & quot): 2,5 ҳалқаи ДНК дар атрофи ДНК -и аслӣ печонида шудааст
  • Ташаккули электромагнитӣ "сатри чӯбдор печонида шудааст"): 6 нуклеосома дар як галстук solenoid
  • Supercoiling (худ печидаи электромагнитҳо): баъд печонида мешавад - мисли хромосомаи митозӣ, яъне 10 000 маротиба кам шудани дарозии

Ҳар як пойгоҳи нуклеотидҳои як ришта бо як нуклеотид дар риштаи дигар ҷуфт карда мешавад, то сохтори устувори ду полимерро эҷод кунад. Ҷуфтшавии чор намуди асосҳо (A, T, C, G) аз рӯи пайвандҳои гидроген тасодуфӣ нест: як ҷуфт A бо T ва як G бо C. Асосҳо дар беруни спирал ба ҳалкунанда дучор мешаванд. дар дохили ду чуқури қад -қади чарх, "чуқури калон" ва "чуқури хурд". Маҳз дар дохили ин чуқуриҳо, ДНК бо дигар молекулаҳо ҳамкорӣ мекунад. Се варианти сохтории ин чуқурҳо (& quotA & quot; & quot; & quot; & quot; & quot; & quot; & quot; & quot; DNA & amp;

  • B-DNA: ДНК-и пурра гидратшуда, маъмултарин дар vivo дучор мешавад. Аз сабаби ҷойгиршавии меҳвари спиралӣ дар маркази ҷуфтҳои асосӣ, кунҷҳои ҷуфтҳои асосӣ дар дохили дохилӣ тақрибан яксонанд.
  • А-ДНК: Вақте ки В-ДНК хушк мешавад, тағироти сохтории баръакс дар А-ДНК ба амал меояд
  • Z-DNA: Баръакси B-DNA ва A-DNA, Z-DNA як спирали чап аст. Тағироти конформатсионӣ аз В-ДНК ба З-ДНК як механизми сабук кардани шиддати гардишии дар В-ДНК мавҷудбуда мебошад ва метавонад ҳамчун механизми гузариш барои танзими ифодаи ген хизмат кунад.

Дар ДНК -и спирали дугонаи даврашакл (ccDNA -и печидаи даврашакл), ҳарду ришта бо ковалент пайваст шуда, молекулаи дуплекси даврашаклро ташкил медиҳанд. Геометрияи чунин маҷмӯа тавре аст, ки шумораи каторҳои онро бидуни шикастани яке аз риштаҳои он тағир додан мумкин нест. Ин топологӣ "дилемма" дар дохили ҳуҷайра ҳал карда мешавад -- барои таъмини кори дурусти биологӣ -- тавассути ферментҳои махсусе, ки ДНК-ро мекушоянд, мекушоянд ва мекушоянд, то репликатсияро фаъол созанд ва пас аз он ҳолати паймонро ислоҳ кунанд.

Хептад такрор мекунад: Катушки печонидашуда як мотиви дар ҳама ҷо мавҷудбудаи сафеда аст. Аломати қабулшудаи ғалтаки печонидашуда такрори ҳафт боқимондаи гептад мебошад.. Протеини печонидашуда аз ду риштаи якхелаи пайдарпаии кислотаҳои аминокислотаҳо иборат аст, ки дар атрофи ҳамдигар мепечанд. Кислотаҳои аминокислотаҳо дар сохтори печдор дар ҳафт мавқеи сохтории мухталиф ҷойгир буда, такрори гептадро ташкил медиҳанд (ниг. Такрори гептад сохтори печонидашуда). Такрорҳои гептадӣ барои сафедаҳои муайян хосанд. (инчунин ба тасвирҳои Дэвид Госсард нигаред. Қуттиҳои печонидашуда. 2003). Аксари пайдарпайҳои печонидашуда дорои такрори гептадҳо мебошанд, яъне ҳафт шакли пасмондаҳо-ишора ба abcdefg-ки дар онҳо пасмондаҳои a ва d (мавқеъҳои асосӣ) одатан гидрофобӣ мебошанд. Азбаски дар ҳар гардиши алфа-спирал 3,6 боқимонда мавҷуд аст, ин боқимондаҳои а ва d як қабати гидрофобиро ташкил медиҳанд, ки азбаски ҳар як гептад каме зери ду гардиш қарор дорад, дар атрофи спирал оҳиста-оҳиста гардиш мекунад. Гӯшти печонидашуда аз ҷониби чархҳои компонентӣ барои дафн кардани дарзҳои гидрофобии онҳо ба вуҷуд меояд. Вақте ки дарзҳои гидрофобӣ дар атрофи ҳар як спирал печонида мешаванд, спиралҳо низ дар гирди якдигар печида, дарзҳои гидрофобиро гӯр мекунанд ва суперкоилро ташкил медиҳанд. Ин байниҳамдигарии хоси занҷирҳои паҳлӯӣ байни спиралҳои ҳамсоя аст, ки бо номи бастабандии тугмаҳо ба сӯрохҳо маълум аст, ки сохторро ҳамчун як печи печдор муайян мекунад (ниг. Ҷенни Шипвей. Муқаддима ба катакҳои печонидашуда. 2000) [бештар | Бештар].

Шаклҳои ДНК

  • Supercoiled (ё & quotquotted & quot): ДНК -и дутарафаи даврашакл (ё хатӣ) метавонад сохтори дараҷаи олӣ ё олӣ дошта бошад. Аз ин рӯ, суперхеликӣ баъзан сохтори сеюми ДНК номида мешавад. Supercoils ба сохтори ДНК ишора мекунанд, ки дар он ДНК-и дуқабата даврашакл дар атрофи ҳамдигар печида мешавад. Инро чархзании олӣ, супертвистӣ ё суперхеликӣ меноманд -- маънои печонидани чархро, ки инчунин аз нуқтаи назари гиреҳҳо фаҳмида мешавад. Танҳо доменҳои пӯшидаи топологӣ (ба монанди доираҳои ковалентӣ пӯшида) метавонанд аз суперкиринг гузаранд. Молекулаи хатӣ метавонад соҳаҳои топологӣ дошта бошад, то он даме ки як минтақаи ДНК бо маҳдудиятҳо дар гардиши спирали дугонаи ДНК маҳдуд бошад. ДНК-ҳои эукариотӣ дар робита бо сафедаҳои ядроӣ дар хромосомаҳо конформацияи суперспиралиро ба даст меоранд.

  • манфӣ (дасти рост): Суперкоилҳое, ки аз ҳисоби касри пайванд ба вуҷуд омадаанд, суперколонҳои манфӣ номида мешаванд. Онҳо дар натиҷаи печутоби пӯшида, пӯшида ё субтрактивии спирали ДНК (бо сабаби касри пайванд) ба вуҷуд меоянд. Сипас ду лобаи тасвири ҳашт дар муқобили якдигар ба самти муқобили соат гардиш мекунанд. Ҳама ДНК-ҳои дуқабата, ки табиатан пайдо мешаванд, ба таври манфӣ печонида шудаанд. Supercoiling манфӣ ба ҷудошавии риштаи ДНК ҳангоми репликатсия, рекомбинатсия ва транскрипсия мусоидат мекунад. Ҳама ДНК-ҳои дуқабата, ки табиатан пайдо мешаванд, ба таври манфӣ печонида шудаанд (аз ҷумла ДНК-ҳои дуплексии дуплексии бактериявӣ ва вирусӣ).
  • мусбат (чапдаст): Суперкоилҳое, ки аз афзоиши пайванд ба вуҷуд омадаанд, суперколонҳои мусбат номида мешаванд. Онҳо аз печиши сахттар ё аз ҳад зиёд гардидани спирали ДНК (бинобар афзоиши пайванд) ба вуҷуд меоянд, ки ба гардишҳои иловагии спиралӣ оварда мерасонанд. Пас аз он ду лобҳои рақами ҳашт нисбат ба ҳамдигар бо ақрабаки соат гардиш мекунанд. Ин ДНК -ро ба таври самаранок ба мисли суперкинги манфӣ зич мекунад, аммо ҷудокунии рагҳоро хеле мушкилтар мекунад.
  • Дар ҳуҷайраҳои тақсимнашавандаи эукариотӣ, ДНК-и хромосомӣ дар атрофи ядрои нуклеосома печонида мешавад, ки аз сафедаҳои хеле асосӣ, ки гистон ном доранд, иборат аст. ДНК дар гирди нуклеосома дар шакли соленоиди чап печонида шудааст. Ин суперкулиши манфӣ яке аз шаклҳое мебошад, ки ДНК-и зери захм гирифтааст.

Ҳамин тариқ, Supercoiling барои ду вазифаи асосӣ муҳим аст. Он ба бастабандии ҳалқаҳои калони даврашакли ДНК дар фазои хурд кумак мекунад, то ҳалқаҳоро хеле зич созад. Он инчунин дар кушодани ДНК, ки барои нусхабардорӣ ва транскрипсияи он зарур аст, кӯмак мекунад. Ҳамин тариқ, ДНК-и supercoiled шакли фаъоли биологӣ мебошад. Фаъолияти муқаррарии биологии ДНК танҳо дар сурате ба амал меояд, ки агар он дар ҳолати дурусти топологӣ қарор дошта бошад.

Хусусиятҳои тавсифӣ, ки бо supercoiling алоқаманданд

& quotSupercoiling & quot як амволи абстрактии математикӣ буда, маблағи он чизҳоро ифода мекунад, ки & quottwist & quot ва & quotqurithe & quot номида мешаванд. "Supercoil" кам ҳамчун исм бо истинод ба топологияи ДНК истифода мешавад. Маҳз омезиши гардишҳо ва гардишҳост, ки чархзаниро ба вуҷуд меоранд ва инҳо дар посух ба тағирёбии рақами пайванд ба амал меоянд. Сохтори печонидашуда дар энергияи баландтар аст (камтар устувор). Вақте ки рақами пайвандак дар ДНК -и даврашакли пӯшида кам карда мешавад, молекула бо кам кардани печутоб ва хам шудан ғарқ мешавад. Барои қисман сабук кардани шиддати вобаста ба тағирёбии рақами пайвандкунанда ("каср" дар истинод), ДНК бояд ба таври дигар таҳриф кунад - ҷуброн бо тағирёбии печутоб ё буриш. Инҳо аз ҷиҳати ҷисмонӣ ду роҳе мебошанд, ки ДНК ин корро карда метавонад. Муносибати twist, writhe ва supercoiling бо муодилаи S = ​​T + W (бо формулаи Уайт маъруф аст) ифода карда мешавад. Твист ва буриш миқдори геометрӣ мебошанд. Ба таври ғайриоддӣ пайванд ҳамчун як амволи топологӣ ба маблағи ду хосияти геометрӣ баробар аст. Агар лента дар фазо деформатсия шавад, арзиши онҳо тағйир меёбад. Пайвастшавӣ, гардиш ва гардиш метавонад мусбат ё манфӣ бошад. Истинод ҳамеша як адад аст, дар ҳоле ки печутоб ва каҷ метавонад ҳама гуна арзишҳои воқеиро гирад.

    Гирифтан: Таҷҳизоти глобалии ДНК-и даврашакл ҳамчун "writhe" тавсиф карда мешаванд. Рақами чархзананда чарх задан ё чарх задани спиралро дар фазо тавсиф мекунад. Ин шумораи гардишҳоест, ки меҳвари дуплекс дар меҳвари суперхеликс месозад. Writhe supercoiling, печонидани катори ДНК -ро тавсиф мекунад. Ин як ченаки superhelicity ДНК аст (supercoiling) ва метавонад мусбат ё манфӣ. Writhe is a measure of the coiling, bending or non-planarity of the axis of the double helix. A right-handed coil is assigned a negative number (negative supercoiling) and a left-handed coil is assigned a positive number (positive supercoiling). When a molecule is relaxed and contains no supercoils, the linking number = the twist number since W= 0 The linking number of relaxed DNA is L 0 L 0 = N/10.5, where N is the number of base pairs in the DNA fragment.

  • Type-1: function by creating transient single-strand breaks in DNA, altering the link by one, by cutting one strand and passing the other strand through the break.
  • Type-2: alter the link by two, by breaking both the strands of the double helix at the same time and passing a segment of the double helix through the break.

Denaturation, melting, breathing and unzipping: A physical property cricual to the function of DNA in replication and trqnscription is the ease with which its component parts can separate and be rejoined. This process is sometimes referred to as "melting" and "reannealing", or "denaturation" and "renaturation". DNA denaturation (or "melting") is due to the breakage of the hydrogen bonds in the Watson-Crick base-pairs, and is therefore reversible. This "unzipping" can be brought about by several processes. Under physiological conditions, local DNA-breathing occurs spontaneously due to thermal fluctuations. This opens up transient bubbles of a few tens of base pairs. These breathing fluctuations may be supported by single-strand binding proteins, thereby lowering the DNA base pair stability. DNA breathing and the lability of local stretches of the DNA double-helix is essential for numerous physiological processes such as the association of single-strand binding proteins, and the initiation of replication and transcription. (see Ralf Metzler and Andreas Hanke. Knots, bubbles, untying, and breathing: probing the topology of DNA and other biomolecules. 2004). [more | more]

Energy associated with different structures

The energy of the molecule changes if there is a change in pitch (that is, the number of bases per full turn) or bending of the double helix ring. Even a small change in the pitch of the DNA results in a large increase in energy

    Minimum energy: Linear DNA assumes the B configuration because it is the one of minimum energy. Linear molecules of DNA assume a configuration known as the b-configuration. Deviation from this relaxed state increases the energy of the DNA molecule, although circular DNA of large diameter increases it least.

Иқтибосҳо

Ralf Metzler and Andreas Hanke. Knots, bubbles, untying, and breathing: probing the topology of DNA and other biomolecules. 2004 [text]

Jeremy Narby. The Cosmic Serpent: DNA and the Origins of Knowledge. New York, Jeremy P. Tarcher/Putnam, 1999

Daniele Focosi. Cell Cycles [text]

Rensselaer Polytechnic Institute. DNA Structure and Topology. [text]

N Patrick Higgins. Chromosome Structure .[text]

/>
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.


Равандҳои органикӣ ва метаболикӣ

B. Regulation of transcription by changes in DNA topology

Regions of negatively supercoiled DNA are much more efficiently transcribed than relaxed DNA, most likely because torsional stress helps to separate DNA strands and facilitates open complex formation within promoter/RNA polymerase complexes ( McClure, 1985 ). Transcription from the Хламидомонас chloroplast PА promoter (see section III.A ) has been found to be affected by changes in DNA superhelicity ( Thompson and Mosig, 1987 ) and light has been shown to alter the topology of Хламидомонас chloroplast DNA ( Thompson and Mosig, 1990 ). Superhelicity of chloroplast DNA fluctuates in cells growing in light/dark cycles concurrent with fluctuations in transcription ( Salvador et al., 1998 ). These fluctuations persisted in cells kept in continuous light, suggesting an endogenously controlled mechanism regulating DNA topology.

Candidates for mediating changes in chloroplast DNA topology are DNA topoisomerases ( Thompson and Mosig, 1985 ). Several type I and type II topoisomerases are predicted to be encoded in the Хламидомонас nuclear genome. Based on sequence homology, a bacteria-like type II topoisomerase, consisting of two subunits (subunit A: EDP04229, subunit B: EDP05794) is a strong candidate for a chloroplast-located enzyme involved in controlling DNA superhelicity. Inhibition of the type II topoisomerase in the Хламидомонас chloroplast by novobiocin, which relaxes supercoiled DNA, affected accumulation of several chloroplast transcripts дар зинда ( Thompson and Mosig, 1985 ) suggesting that this enzyme could be involved in endogenous control of transcription.


Видеоро тамошо кунед: Процесс работы ДНК и РНК в нашем организме (Ноябр 2022).