Число супервитков

Это, по-видимому, означает, что первым этапом денатурации ковалентно-замкнутой ДНК является расплетание части двухспиральной структуры Уотсона — Крика, в результате чего уменьшается величина р (см. стр. 257) и соответственно, поскольку а< р (см. стр. 259), уменьшается число супервитков т, т. е. происходит раскручивание молекулы, которое заканчивается образованием плоской циклической молекулы ДНК с частично денатурированной расплетенной областью или областями (Г на рис. 4.19). [c.269]

И еще одно важное замечание нужно сделать относительно укладки ДНК в нуклеосоме и ее возможной степени суперспирализации. Все обсуждавшиеся данные были получены с использованием препаратов минимальной нуклеосомы. В моделях, объясняющих противоречивость данных о числе супервитков, предполагается, что линкерная ДНК уложена таким же способом, что и ДНК минимальной нуклеосомы. Однако способ укладки линкерной ДНК может быть иным. Анализ лестниц , полученных при расщеплении ДНКазой I фрагментов длиной более 1000 П.Н., свидетельствует в пользу того, что выходящая из кора ДНК уложена так же, как и ДНК кора. Это означает, что одна и та же периодичность разрезания сохраняется не только в отдельной нуклеосоме, но и между нуклеосомами. Другими словами, ДНК следует от одной нуклеосомы к другой, не нарушая способа организации, по крайней мере насколько это видно из периодичности разрезания. [c.368]

Как и у белков, структуру ДНК можно значительно исказить путем внесения дополнительных супервитков (суперспиралей). Чтобы получить такой эффект, к одному нз концов цепи необходимо приложить крутящий момент. Так, если взять слегка скрученное свободно провисающее резиновое кольцо и закрутить его сильнее (как это делают при подготовке к полету аэромоделей), произойдет положительная суперспирализация. Аналогичная ситуация — образование положительных (или отрицательных) суперспиралей (третичная спирализация) — может иметь место и в ДНК. Суперспирали часто встречаются в кольцевых молекулах ДНК. При закручивании нормального двуспирального комплекса (дуплекса) общее число оборотов а (the winding number) одной нити относительно другой равно числу витков во вторичной структуре р, которое соответствует ненапряженному спиральному дуплексу (т. е. структуре Уотсона — Крика), плюс число супервитков t [c.139]

Плотность супервитков (степень суперспиральности) молекулы ДНК обычно выражают величиной а, равной числу супервитков на 10 пар оснований [80, 82]. Для встречающихся в природе кольцевых молекул ДНК а чаще всего отрицательна наиболее типичное ее значение —0,05 ( 5 супервитков на 1000 пар оснований). Присутствие супервитков в кольцевых молекулах ДНК можно легко установить, поскольку при этом меняется константа седиментации ДНК [81]. Так, суперспираль-ная природная ДНК вируса полиомы седиментирует довольно быстро. После внесения разрыва в одну из цепей двойной спирали посредством кратковременной обработки ее ферментом образуется релаксирован- [c.139]

Циклические ДНК и суперспирализация. Многие двухцепочечные ДНК в природе являются циклическими плазмиды, ДНК митохондрий и хлоропластов, ДНК многих вирусов и бактерий. Такие ДНК. как правило, существуют в суперспиральном состоянии. При этом двойная спираль закручивается сама на себя, как показано на рисунке 196, количество витков образующейся суперспирали зависит от внешних условий. Суперспирализация циклических ДНК приводит к сильному изменению физических свойств молекулы, в особенности гидродинамических и электрофоретических. В клетках суперспирализация осуществляется особыми ферментами, которые для бактерий сравнительно хорошо изучены и называются ДНК-гнразами (или топоизомеразами И). Другие ферменты — топоизомеразы 1 — могут уменьшать число супервитков в кольцевых молекулах, давая набор изомеров с различным числом витков. [c.341]

Для мини-хромосомы вируса SV40 можно прямо измерить степень суперспирализации в самой нуклеосоме. Мини-хромосома может иметь свободные супервитки в гирлянде нуклеосом, а также супервитки, удерживаемые на нуклеосоме. Процедура измерения суперспирализации, обусловленная только структурой нуклеосом, показана на рис. 29.10. Сначала освобождаются свободные супервитки самой мини-хромосомы, так что гирлянда нуклеосом образует кольцо с нулевой суперспирализацией. Затем экстрагируют гистоновые октамеры. В результате этой процедуры освободившаяся ДНК свободно расправляется. Таким образом каждый супервиток, который сдерживается в мини-хромосоме, проявится в депротеинизиро-ванной ДНК как — 1 оборот. Так можно измерить общее число супервитков в ДНК вируса SV40. [c.364]

Некоторые интересные выводы вытекают из данных, дающих основание думать, что структурная периодичность ДНК в нуклеосоме (10,0) и ДНК в растворе (10,6) может быть различной. При освобождении ДНК из нуклеосомы она должна становиться более скрученной, так как у нее больше пар оснований на виток. Это изменение уменьшит степень ее суперспирализации. Предположим, что ДНК проходит в нуклеосоме путь, равный двум оборотам суперспирали. Затем удалим гистоновый октамер. Некоторое напряжение скручивания приведет к большему закручиванию ДНК, и только остаточное напряжение должно измеряться как суперспиральное. Это один из возможных способов согласовать модели для — 2 супер-спиральных витков на нуклеосоме с данными, в которых определен только — 1 супервиток. Поскольку различие в периодичности (0,6 на оборот спирали), умноженное на число супервитков, приходящихся на нуклеосому (>15), примерно равно 10 п.н. и соответствует одному обороту двойной спирали, то таким образом есть потенциальная возможность поглотить 1 отрицательный супервиток. [c.368]

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]

ДНК некоторых организмов, таких, как бактерии, бактериофаги и многие ДНК-содержащие вирусы животных, представляет собой замкнутую кольцевую структуру. Конечно, такая структура не нарушает полярность молекул, но в ней исчезают свободные У- и 5 -гидроксильные и фосфорильные группы. Замкнутые кольца могут существовать в релаксиро-ванной или суперспиральной формах. Суперспира-льность проявляется тогда, когда замкнутое кольцо сворачивается вокруг собственной оси или когда скручивается участок линейной ДНК, концы которой зафиксированы. Этот требующий энергии процесс приводит к появлению внутримолекулярного напряжения структуры. При увеличении числа супервитков внутреннее (торсионное) напряжение возрастает (проверьте это на обычной резиновой ленте). Супервитки в ДНК, образованные за счет скручивания против часовой стрелки (в направлении, обратном закручиванию правосторонней двойной спирали В-формы ДНК), называются отрицательными. В некотором смысле можно считать, что энергия, необходимая для достижения такого структурного состояния, запасается в обычных (неотрицательных) супервитках. Энергия перехода молекулы ДНК к другому типу надмолекулярной структуры может понижаться за счет образования участков отрицательного скручивания. Один из таких переходов— разделение цепей при подготовке к репликации и транскрипции. Вот почему суперспирализация ДНК весьма вьн одна в биологических системах. Ферменты, катализирующие топологические изменения молекулы ДНК, получили название топоизо-мераз. Наиболее изучена из них—бактериальная ги-раза, инициирующая образование отрицательных супервитков. [c.57]

Понятие торзионного напряжения в ДНК [187]. Если ДНК имеет ковалентно замкнутую структуру, будь то кольцевая ДНК в случае эукариотических вирусов (например, SV40) или ДНК с концами, фиксированными на ядерном скелете (хромосомная ДНК эукариот), в ней легко могут возникать торзионные напряжения. Уже упоминалось, что ДНК образует по два негативных витка на нуклеосомный повтор. Если убрать гистоны, то двуспиральная положительно закрученная ДНК окажется дополнительно негативно суперспирализованной (.левые супервитки). Вочник-новение суперспирализации связано с возрастагшем свободной энергии, пропорционально квадрату числа супервитков, а значит, система будет стремиться к уменьшению их числа. Это в принципе может произойти одним из двух способов. Первый способ — небольшое раскручивание двойной спирали ДНК по всей ее длине. Так, для удаления одного левого супервитка на 200 п. н. надо, чтобы угол между соседними основаниями в двойной спирали ДНК уменьшился на 1,8°. Однако тот же эффект может быть достигнут и другим способом —- за счет перехода ДНК в другую конформацию на каком-то коротком участке. [c.173]

Используя обработку топо I в присутствии бромистого этидия, можно получать негативно суперспирализованную ДНК. Дело в том, что бромистый этидий внедряется плоскостью своего кольца между основаниями ДНК, в результате чего происходит уменьшение угла сдвига между соседними основаниями и в результате — раскручивание двойной спирали ДНК. Топо I фиксирует эту равновесную ситуацию. Когда топо I и бромистый этидий удаляют, кольцевая ДНК восстанавливает, хотя и не полностью, свою исходную структуру, и одновременно в ней появляются негативные супервитки. Меняя концентрацию бромистого этидия при обработке топо I, можно получить разную степень суперспирализации. Финальная равновесная структура ДНК будет включать определенное число супервитков плюс вызванные суперспирализацией конфор-мационные изменения в разных участках молекулы. [c.174]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология