Сверхспиральная ДНК

Рис. 27-18. Кольцевая сверхспиральная ДНК, закрученная в результате отрицательных поворотов, т. е. поворотов, противоположных по направлению к закручиванию самой двойной спирали. Разрыв одной из цепей такой ДНК снимает сверхспирализацию и приводит к переходу кольцевой ДНК в релаксированную форму.

Такая сверхспиральная ДНК реально наблюдается при электронной микроскопии. Полагают, что замкнутая кольцевая ДНК из природных источников имеет один сверхспиральный оборот примерно на 300 пар оснований. [c.49]

Образование креста приводит к снятию напряжения. Не может ли это сделать выгодным образование креста в сверхспиральной ДНК Какая сверхспирализация для этого необходима [c.103]

Так или иначе, но открытие 2-формы буквально всколыхнуло молекулярных биологов. Вместе с доказательством существования крестов в сверхспиральных ДНК, это открытие показало, что хотя в целом ДНК безусловно находится в В-форме, отдельные ее участки могут иметь резко отличающуюся структуру. Начался поиск этих и других структур в ДНК и выяснение их возможной биологической роли. [c.138]

Сверхспиральная ДНК. Двухцепочечная молекула ДНК, содержащая дополнительные витки спирали ДНК, заставляющие спираль скручиваться саму на себя. Чтобы сверхвитки сохранялись, необходимо, чтобы концы двухцепочечной спирали не могли свободно вращаться относительно друг друга, т.е. молекула ДНК должна быть ковалентно замкнутой, обычно-кольцевой. [c.314]

Для любой замкнутой формы fV и Т могут изменяться непрерывным образом, в то время как L имеет фиксированное значение. Поэтому экспериментальные измерения, отражающие размер и форму молекул, дадут характеристики, усредненные по разным значениям W и 7", но эти средние величины должны различаться для молекул с разными значениями L. Таким образом, мы видим, что в случае сверхспиральной ДНК определяющей характеристикой является вовсе не ff, а а [c.394]

Во всех способах определения < р, обсуждавшихся выше, основной трудностью остается само измерение числа молекул красителя, связанных со сверхспиральной ДНК. Препараты многих сверхспиральных ДНК довольно трудно получить, а стандартные спектрофотометрические методы определения степени связывания (гл. 23) требуют больших количеств материала. Отличный от этого способ, впервые примененный Дж. Виноградом с сотрудниками, использует изменение (сдвиг) плавучей плотности ДНК при связывании ее с этидием. Плотность этидия меньше плотности нуклеиновых кислот, и к тому же он должен вытеснять противоионы Се " при своем связывании с ДНК. Самый прямой путь — это просто титровать ДНК этидием и определить ту точку, в которой открытая и замкнутая формы одной и той же ДНК имеют одинаковую плавучую плотность. Такой образ действий, однако, потребовал бы много трудоемких экспериментов. [c.402]

Два фермента обеспечивают высокую избирательность инициации синтеза ДНК, ограничивая инициацию репликации только ориджином. Это топоизомераза I и РНКаза Я, избирательно гидролизующая РНК в составе гибридных дуплексов с ДНК-Действие этих фер.ментов направлено против гибридных ДНК—РНК-участков, которые могут случайно образоваться на ДНК при транскрипции и послужить затравками для начала синтеза ДНК. Возможная роль в этом процессе РНКазы Н очевидна она способна непосредственно гидролизовать РНК во всех таких участках. Что касается роли топоизомеразы I, то необходимо отметить, что гибриды ДНК— РНК образуются лишь в том случае, если ДНК сверхспирализована (образование гибридного дуплекса снимает часть избыточной энергии сверхспирализации), причем сверхспирализована достаточно сильно, чтобы локальные нарушения нормальной вторичной структуры ДНК могли способствовать гибридизации с РНК- Топоизомераза I может релаксировать сверхспиральную ДНК лишь в том случае, если она сверхспирализована отрицательно и достаточно сильно, т. е. в условиях, способствующих возникновению на ДНК упомянутых локальных нарушений вторичной структуры. Таким образом, можно думать, что одна из функций этого ( рмента состоит в поддержании нормальной вторичной структуры ДНК, препятствующей ее гибридизации с РНК и образованию затравки. В мутантах Е. oli по РНКазе Н (ген rnh) или по топоизомеразе I (ген [c.62]

Сверхспиральная ДНК обладает высокой устойчивостью, ев температура плавления повышена н интервал плавления расширен. Примечательна независимость ширины этого интервала от относительной устойчивости пар АТ и ГЦ. Это было показано в опытах, в которых плавление сверхспиральной ДНК изучалось в присутствии 3 М бромида тетраэтиламмония и в присутствии 7,3 М N30104. В первом случае температура плавления для АТ-и ГЦ-пар совпадает (Ггц — Гдт О °С), во втором — сильно различается (Угц— 7 ат 56 °С). Однако кривые плавления сверхспиральной ДНК в обоих случаях одинаковы. Теория, трактующая цепи ДНК как тонкие ленты, объясняет эти эффекты. [c.257]

Как показали Вологодский, Франк-Камепецкий, Аншелевич и Лукашин, в сверхспиральных ДНК в палипдромных участках возможно возникновение крестообразных структур, подобных изображенной па рис. 7.30. Это теоретическое предсказание было Далее подтверждено экспериментально. [c.257]

Нуклеиновые кислоты являются одним из наиболее сложных типов биополимеров. В природе встречаются двунитевые и од-нонитевые, циркулярные и сверхспиральные ДНК, рибосомаль-ные, информационные и транспортные РНК, гибриды РНК— ДНК. В процессе исследований приходится иметь дело с синтетическими монотонными или смещанными полинуклеотидами. Нуклеиновые кислоты всех типов являются полианионами даже при нейтральных значениях pH. Все эти факторы позволяют использовать при фракционировании все виды хроматографии ионообменную, адсорбционную, распределительную и гель-проникающую, а также все типы хроматографических сорбентов (см. табл. 38.2). [c.67]

И вот тут-то на помощь приходит сверхспирализация. Ведь она возможна только в той ДНК, в которой обе нити на всем протяжении целы. А убедиться в наличии сверхспирали очень просто — в сверхспиральной ДНК гораздо легче развести две комплементарные цепочки, то есть раскрыть участок двойной спирали. Раскрытие подобно действию расплетающего белка — оно снимает напряжение в отрицательно сверхспирализованной ДНК. Итак, белку, которому поручен контроль, следует связаться с нужным участком ДНК (он узнает его по определенной последовательности нуклеотидов) и попробовать развести в этом месте нити. Если получилось, то с этого места быстро-быстро начинается репликация. Если развести нити не удалось, то придется подождать — ДНК еще не готова к воспроизведению. [c.95]

Рассуждая таким образом, Келлер стал работать с гелем и вскоре показал, что если нанести на гель препарат сверхспиральной ДНК, выделенной из клетки, то получится набор отдельных полос, отстоящих друг от друга приблизительно на равные расстояния. Единственная дискретная характеристика зкДНК — величина Ьк. Значит, молекулы ДНК, находящиеся в этих полосах, могут отличаться друг от друга только значением Ьк. Скорее всего, соседние полосы отличаются по значению Ьк на единицу. Впоследствии было доказано, что так оно и есть. [c.100]

Другое дело — более длинные перевертыши, содержащие 15—20 или более пар. Такие перевертыши редко, но встречаются в расшифрованных последовательностях ДНК. Вот, например, перевертыш из плазмиды ol El, он показан на рис. 26. Для таких длинных перевертышей вероятность образования крестов растет, согласно расчетам, фантастически резко с ростом сверхспирализации. При нормальных значениях сверхспирализации, типичных для многих ДНК, вероятность образования креста оказывается порядка единицы, т. е. становится в 10 (миллион миллиардов ) раз больше, чем в линейной молекуле. После того как наши теоретические предсказания были опубликованы, многие экспериментаторы принялись искать крестообразные структуры в зкДНК. Первыми финишировали две команды — английская и американская. Им удалось доказать, что длинные перевертыши в сверхспиральных ДНК действительно образуют кресты. [c.104]

Если тщательно и осторожно выделять кольцевые вирусные ДНК, то можно показать, что они являются сверхспи-ралъными, или сверхскрученными. Создается впечатление, что двойная спираль прежде, чем концы ее цепей соединились в кольцо, была частично раскручена. Это обратное скручивание сообщает кольцевой молекуле ДНК вращающий момент, вследствие чего она закручивается сама на себя (рис. 27-18). Если такую сверхспиральную ДНК, в которой запасена дополнительная энергия, подвергнуть действию эндонуклеазы, разрывающей одну из цепей, то скрученность, вызванная обратным вращением, снимается и ДНК переходит в свое обычное низкоэнергетическое релаксированное состояние (рис. 27-18). Сверхспиральная вирусная ДНК более компактна, чем релаксированное кольцо. [c.870]

Значение сверхспиральности для регуляции транскрипции. Имеются достоверные данные о том. что экспрессия прокариотических генов зависит от состояния сверхспиральности ДНК. Факторы, влияющие на этот параметр,-мутации или ингибиторы топоизомераз- активируют транскрипцию одних генов и одновременно подавляют транскрипцию других. Поскольку связывание белков со сверхспи-ральной ДНК с отрицательными сверхвитками энергетически выгодно, по-видимому, изменения состояния сверхспиральности ДНК сказываются на способности РНК-полимеразы или белковых активаторов и репрессоров связываться с регуляторными последовательностями. Изменения в состоянии или степени сверхспиральности могут отразиться и на способности ДНК образовывать петли и, таким образом, на возможности факторов транскрипции, связанных с отдаленными друг от друга участками ДНК, взаимодействовать между собой. [c.139]

Как указывалось в разд. 8.7.а, у эукариот хроматин представляет собой систему пегель разной длины, прикрепленных к белковому матриксу (рис. 8.107). Возможно, такая конфигурация обеспечивает независимость плотности сверхвитков в каждой петле от торсионного состояния соседних петель. Итересно, что ДНК-топоизомераза 11. фермент, ответственный за релаксацию сверхспиральной ДНК (разд. 2.1.е),-это один из основных белков хромосомного остова, к которому и прикреплены петли. Более того, сайты гиперчувствительности к ДНКазе I, сходные с участками регуляции транскрипции, часто проявляют чувствительность к нуклеазам, специфически расщепляющим одноцепочечные ДНК это наводит на мысль, что данные области находятся в доменах с отрицательной сверхспирализацией. Далее, топоизомераза 1, по-видимому, связывается с сайтами гиперчувствительности к нуклеазам. Влияние на транскрипцию (как положительное, так и отрицательное) соединений, интеркалирующих в ДНК или ингибирующих активность топоизомераз и в обоих случаях изменяющих степень сверхспиральности ДНК, тоже го- [c.139]

ДНК быстрее, чем линейную дуплексную, вследствие локальной неупорядоченности ДНК в сверхспи-ральном состоянии. Поэтому после непродолжительной обработки сверхспиральной ДНК ДНКазой I в присутствии образуются в основном [c.344]

Химический мутагенез. Для получения точечных мутаций в определенном участке молекулы чаще всего используют дуплексную кольцевую ДНК, содержащую короткий одноцепочечный участок. Один из способов создания таких сайт-специфических пробелов состоит в обработюг сверхспиральной ДНК соответствующей рестриктирующей эндонуклеазой в присутствии бромистого этидия, который встраивается между плоскостями пар оснований и вносит нарущения в структуру дуплекса (рис. 7.33, А). При этих условиях многие рестриктирующие эндонуклеазы разрезают только одну из цепей в соответствующих сайтах. По-видимому, при встраивании бромистого этидия в обычную дуплексную молекулу ДНК разрезания вообще не происходит, а в сверхспиральной молекуле разрезается только одна цепь. Не все рестриктирующие эндонуклеазы ведут себя подобным образом, но все же число их достаточно велико. После разрезания молекулы с помощью экзонуклеазы в дуплексной молекуле создают небольшой одноцепочечный пробел в месте разреза. Альтернативный способ полу- [c.344]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология