Struktur DNA alternatif

Struktur DNA alternatif
Informasi lebih lanjut : Struktur Molekul Asam Nukleat : Sebuah Struktur untuk deoksiribosa Nucleic Acid , model Molekul DNA , dan struktur DNA

DNA ada di banyak kemungkinan konformasi yang mencakup A - DNA , B - DNA , dan bentuk Z - DNA , meskipun , hanya B - DNA dan Z - DNA telah secara langsung diamati dalam organisme fungsional . [ 12 ] The konformasi DNA yang mengadopsi tergantung pada tingkat hidrasi , urutan DNA , jumlah dan arah supercoiling , modifikasi kimia dasar , jenis dan konsentrasi ion logam , serta adanya polyamines dalam larutan . [ 40 ]

Laporan yang diterbitkan pertama A - DNA X - ray pola difraksi - dan juga B - DNA digunakan analisis berdasarkan Patterson mengubah yang disediakan hanya dalam jumlah terbatas informasi struktur serat berorientasi DNA . [ 41 ] [ 42 ] Sebuah analisis alternatif kemudian diusulkan oleh Wilkins et al . , pada tahun 1953 , untuk in vivo B - DNA difraksi sinar-X / hamburan pola serat DNA yang sangat terhidrasi dalam hal kuadrat fungsi Bessel . [ 43 ] dalam jurnal yang sama , James Watson dan Francis Crick disajikan analisis pemodelan molekul mereka dari X - ray pola difraksi DNA untuk menunjukkan bahwa struktur adalah double- helix . [ 6 ]

Meskipun " bentuk B - DNA " yang paling umum di bawah kondisi yang ditemukan dalam sel , [ 44 ] itu bukan konformasi didefinisikan dengan baik tetapi keluarga konformasi DNA terkait [ 45 ] yang terjadi pada tingkat hidrasi tinggi hadir dalam sel-sel hidup . Sesuai difraksi sinar-X dan hamburan pola mereka merupakan ciri khas dari paracrystals molekul dengan tingkat signifikan gangguan . [ 46 ] [ 47 ]

Dibandingkan dengan B - DNA , bentuk A - DNA adalah tangan kanan spiral yang lebih luas , dengan sebuah dangkal , alur kecil lebar dan sempit , alur utama yang lebih dalam . Bentuk A terjadi di bawah kondisi non - fisiologis dalam sampel sebagian dehidrasi DNA , sedangkan dalam sel itu dapat diproduksi dalam pasangan hibrida DNA dan RNA untai , serta di kompleks enzim - DNA . [ 48 ] [ 49 ] Segmen DNA mana dasar telah dimodifikasi secara kimia oleh metilasi dapat mengalami perubahan besar dalam konformasi dan mengadopsi bentuk Z . Di sini , alur berbalik sumbu heliks dalam spiral kidal , kebalikan dari bentuk B lebih umum . [ 50 ] Struktur yang tidak biasa dapat dikenali oleh protein Z - DNA mengikat spesifik dan mungkin terlibat dalam regulasi transkripsi [ 51 ] .
Kimia DNA alternatif

Selama beberapa tahun exobiologists telah mengusulkan adanya bayangan biosfer , biosfer mikroba mendalilkan Bumi yang menggunakan proses biokimia dan molekuler secara radikal berbeda dari kehidupan saat ini dikenal . Salah satu usulan adalah adanya makhluk hidup yang menggunakan arsenik sebagai pengganti fosfor dalam DNA . Sebuah laporan tahun 2010 dari kemungkinan dalam bakteri GFAJ - 1 , diumumkan , [ 52 ] [ 52 ] [ 53 ] meskipun penelitian ini diperdebatkan , [ 53 ] [ 54 ] dan bukti menunjukkan bakteri aktif mencegah penggabungan arsenik ke dalam tulang punggung DNA dan biomolekul lainnya . [ 55 ]
struktur quadruplex
Informasi lebih lanjut : G - quadruplex

Pada ujung kromosom linear adalah daerah khusus DNA yang disebut telomere . Fungsi utama dari daerah ini adalah untuk memungkinkan sel untuk mereplikasi kromosom berakhir dengan menggunakan enzim telomerase , sebagai enzim yang biasanya mereplikasi DNA tidak dapat menyalin ekstrim 3 ' berakhir kromosom . [ 56 ] topi ini kromosom khusus juga membantu melindungi ujung DNA , dan menghentikan sistem perbaikan DNA dalam sel dari memperlakukan mereka sebagai kerusakan yang harus diperbaiki . [ 57 ] pada sel manusia , telomeres biasanya panjang DNA beruntai tunggal yang mengandung beberapa ribu mengulangi urutan TTAGGG sederhana . [ 58 ]
Quadruplex DNA dibentuk oleh pengulangan telomer . Konformasi melingkar dari tulang punggung DNA sangat berbeda dari heliks DNA yang khas . [ 59 ]

Urutan kaya guanin ini dapat menstabilkan ujung kromosom dengan membentuk struktur set ditumpuk unit empat -basa , daripada pasangan basa yang biasa ditemukan dalam molekul DNA lainnya . Di sini , empat basa guanin membentuk pelat datar dan unit-unit empat dasar datar kemudian tumpukan di atas satu sama lain , untuk membentuk struktur G - quadruplex stabil . [ 60 ] Struktur ini distabilkan oleh ikatan hidrogen antara tepi dasar dan chelation dari ion logam di pusat masing-masing unit empat -basa . [ 61 ] struktur lain juga dapat dibentuk , dengan set pusat empat basa yang berasal dari salah satu untai tunggal dilipat di sekitar basis , atau beberapa helai paralel yang berbeda , masing-masing memberikan kontribusi satu dasar untuk struktur pusat.

Selain struktur ditumpuk , telomeres juga membentuk struktur lingkaran besar yang disebut loop telomer , atau T - loop . Di sini, beruntai tunggal ikal DNA di dalam lingkaran panjang distabilkan oleh protein telomer - mengikat. [ 62 ] Pada akhir dari T - lingkaran , DNA telomer beruntai tunggal diselenggarakan ke wilayah DNA beruntai ganda oleh untai telomer mengganggu DNA heliks ganda dan basis pasangan ke salah satu dari dua helai . Struktur triple- stranded ini disebut loop perpindahan atau D - lingkaran . [ 60 ]
Cabang - dna - single.svg Cabang - DNA - multiple.svg
Cabang tunggal Beberapa cabang
DNA bercabang dapat membentuk jaringan yang mengandung beberapa cabang .
DNA bercabang
Informasi lebih lanjut : Branched DNA dan DNA nanoteknologi

Dalam berjumbai DNA terjadi ketika daerah non - komplementer ada di ujung sebaliknya komplementer untai ganda DNA . Namun, bercabang DNA dapat terjadi jika untai ketiga DNA diperkenalkan dan berisi daerah sebelah dapat berhibridisasi dengan daerah berjumbai dari yang sudah ada untai ganda . Meskipun contoh yang paling sederhana dari DNA bercabang hanya melibatkan tiga untai DNA , kompleks yang melibatkan helai tambahan dan beberapa cabang juga mungkin. [ 63 ] DNA Bercabang dapat digunakan dalam nanoteknologi untuk membangun bentuk-bentuk geometris , lihat bagian mengenai penggunaan teknologi di bawah ini .