Кольцевые замкнутые ДНК

В отличие от открытых форм в кольцевой замкнутой двухцепочечной ДНК сушествуют топологические ограничения. Порядок зацепления (алгебраическое число пересечений одной цепью воображаемой поверхности, натянутой на другую цепь) должен оставаться неизменным (т.е. является топологическим инвариантом). Это приводит к тесной взаимосвязи между локальной плотностью витков двойной спирали и тенденцией ДНК образовывать сверхвитки. Оказалось, что сверхспирализация встречающихся в природе кольцевых замкнутых ДНК отрицательна и реализуется в третичной структуре в форме левых тороидальных или правых взаимно переплетенных сверхвитков, а во вторичной — в форме уменьшения плотности витков двойной спирали Добавляя агент типа этидия, связывающийся с ДНК путем интеркаляции, можно постепенно снять эти сверхвитки, т.е. перевести ДНК в релаксированное состояние. Дальнейшее связывание этидия с ДНК приводит к появлению в последней положительных сверхвитков. Зная величину угла, на который раскручивается ДНК при связывании с одной молекулой этидия, можно рассчитать среднее число сверхвитков, приходящееся на молекулу ДНК в данном препарате. Молекулы ДНК с одним и тем же значением молекулярной массы, но с различным числом сверхвитков можно разделить посредством электрофореза в геле. Сверхспирализация превращает ДНК в чрезвычайно чувствительную систему, способную преобразовывать локальные структурные изменения в молекуле в значительные структурные изменения всей молекулы в целом. [c.440]

Приведенные экспериментальные данные относятся к обычно исследуемой в растворе линейной, незамкнутой ДНК. У вирусов, а также в клетках бактерий на некоторых стадиях их развития обнаруживается кольцевая замкнутая форма ДНК. В такой ДНК, представляющей собой обычную двойную спираль, каждая из комплементарных нитей является непрерывной замкнутой на себя. Поэтому полное число оборотов одной нити относительно другой не может меняться ни при каких изменениях условий, сохраняющих целостность сахаро-фосфатного остова обеих нитей. Проведенные исследования показали, что при комнатной температуре двойная спираль кольцевой ДНК закручена как целое в суперспираль (с плотностью один виток суперспирали на 120—300 пар оснований) противоположного знака, т.е. в левую. При нагревании происходит тепловое расширение кристалла ДНК и уменьшение степени закрученности двойной спирали. Это приводит к уменьшению суперспирализации. При дальнейшем нагревании происходит раскручивание двойной спирали и образование суперспирали того же знака (правой). Иными являются и характеристики плавления кольцевой замкнутой ДНК. Температура плавления такой ДНК приблизительно на 20° выше, чем для линейной молекулы (см. рис. 4.6). Это происходит потому, что расплавленные нити в кольцевой молекуле остаются закрученными относительно друг друга и энтропия расплавленного состояния меньше, чем для линейной молекулы. Кроме того, ширина интервала плавления замкнутой кольцевой ДНК в 2—3 раза больше, чем ширина интервала плавления линейной молекулы. [c.75]

Сверхспирализация, свойство кольцевой замкнутой ДНК. Сверхспирализация возникает тогда, когда порядок зацепления Lk в ДНК отличается от величины ///%, где N — число пар оснований в ДНК, а 7о — число пар оснований, приходящейся на один виток двойной спирали в линейной ДНК, находящейся в тех же условиях. [c.158]

Топоизомеразы, класс ферментов, меняющих топологию кольцевой замкнутой ДНК. [c.159]

Именно такого рода исследования физических свойств связанных с ДНК лигандов привели в свое время к предположению, что этидий, акрифлавин и другие лиганды с плоской стереохимической структурой связываются с ДНК путем интеркаляции. В пользу этой модели говорили и результаты рентгеноструктурных исследований волокон, однако в присутствии связанных лигандов удавалось приготовить лишь мало упорядоченные волокна, так что получаемая информация была весьма неполной. Был проведен ряд элегантных исследований по влиянию связывания бромистого этидия на гидродинамические свойства кольцевой замкнутой ДНК, результаты которых не только находились в согласии с моделью интеркаляции, но позволили получить количественную оценку угла раскручивания двойной спирали при связывании одной молекулы лиганда. Однако всех этих дан- [c.371]

Кольцевые замкнутые ДНК, фигурирующие в фагах и бактериях, вследствие топологической невозможности сво- ов/аТ бодного раскручивания с образованием петель, должны плавиться прй более вы- о, сокой температуре, чем те же ДНК в линейной форме. > 5 [c.241]

Рис. 21. в кольцевой замкнутой ДНК две компле-ментарные цепочки образуют зацепление высокого порядка. [c.89]

Гипотеза эта возникла потому, что было прямо доказано для того чтобы начать удваиваться, молекуле ДНК обязательно надо закрутиться в сверхспираль, но для самого процесса репликации сверхспираль вовсе не нужна. Более того, иногда перед репликацией одна из нитей кольцевой замкнутой ДНК рвется, причем этот разрыв делает специальный белок и только в том случае, если ДНК сверх-спирализована. Получается какая-то бессмыслица — клетка затрачивает усилия, чтобы превратить ДНК в сверхспираль с помощью одного белка (ДНК-гиразы) для того, чтбиы другой белок эту сверхспирализацию немедленно ликвидировал. Но факты неопровержимы — без этого загадочного ритуала репликация не начнется, во всяком случае в тех объектах, которые были исследованы (например, в бактериофаге ФХ174). [c.94]

Способность белков образовывать узлы вызвала большой интерес. Прежде всего, она позволила понять, как работают топоизомеразы и, в частности, важнейший фермент этого класса — гираза. Ведь завязать кольцевую замкнутую ДНК в узел невозможно, не разорвав двойную спираль. Но мало просто разорвать цепь. Нужно еще протащить через образовавшуюся щель другую часть молекулы, а потом заделать щель. [c.117]

Важное значение имеет проблема функционирования в клетке сверхскручен-ных кольцевых замкнутых ДНК. При закрученного нормального двуспирального комплекса обш ее число оборотов а одной нити относительно другой равно числу витков р в ненапряженной двойной спирали плюс число супервитков т, т. е. а = р - - т. [c.224]

Полученные под действием f oRI линейные молекулы ДНК pBR322 являются, по-видимому, неинфекционными для клеток НВ101 (фон в 0,3—0,5% может быть обусловлен присутствием нерасщепленных молекул). Однако они инфекцион-ны для клеток SF8 и дают на них трансформантов в количестве 2—3% от того, что получается при использовании кольцевой замкнутой ДНК. [c.103]

Чтобы мы могли сконцентрировать все внимание на обшей топологии ДНК, представим обычную двойную спираль в В-форме в виде плоской ленты, один край которой образован линией, прохо-дяшей через каждый десятый фосфат одной цепи, а другой край — линией, проходяшей через каждый десятый фосфат другой цепи (рис. А). Края ленты помечены стрелками или отличаются друг от друга цьетом, чтобы обозначить взаимно противоположную направленность двух цепей ДНК. Тогда кольцевая замкнутая ДНК, цепи которой образуют на всем протяжении спираль в В-форме, в отсутствие сверхспирализации моделируется замкнутой лентой, изображенной на рис. Б. [c.391]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология