Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Такие же структуры могут имел и нерегулярную последовательность нуклеотидов, однако нри этом необходимо, чтобы одна цепь были полностью из пуриновых нуклеотидов, а две другие имели коли>лементарные полипиримидиновые последовательности — од>ш прн параллель>юй, а другая ирн" антипараллельной ориентации относительно иол>г>гуриноной цени. Примером структуры еше более высокого порядка но>нет слугкнтг, нрнведекн на рис. 34 четырехнитевая структура, образуелшя в релуегьтате в>нимодействия > одной плоскости четырех остатков гунннна.
Как видно пз приведенной схемы, она может реализоваться лцбо прн взаимодействии четырех параллельно ориентированных нитей, либо при взаимно антинарвллельной ороентацин канадец> пары соседних нитей при чередовании син- и ашпн-конформю>нй остатков гуанозин (или дезоксигуанозина). Если на некотором протяжении последовательность нуклеотидов в ДНК пред ставлена чередующимися остатками ГМФ н 1(МФ, то нри достаточно высоко концентрации соли она может образовывать левую сниргаг, нолучившую назва ние Я-ДНК (см.
Рис. 32). В этой структуре сохряняютгя те же уотсон-крнковскне взаимодействия между цитозином и гуашгном, однако гушгнн в этом случае участвует в стабилизации спирали, находясь в снн-конформации. Структуры р>гбозофосфатного остова для нуринового н ниримндинснього фрагментов у Е-хогг(бо)>гиггции резко отличаются, как видно из да>шых, приведенных в табл. 3.7. Шаг с>>>грели составляет 4,5 нм, т.е. сугцестнглшо болынс, чем у В-)(!(К На од>ш шгток спирали приходится 12 нуклеотидных звеньен в каждой mз коней. Однако г>еле> ствне резкого отличия в структуре нургшового и шгрнмидггпового иуклеотидо повторлющейся структурной единицей следует считать не мононуклеотид, динуклеотид, т.е. на один виток спирали приходится б повторяющихся фрагме тов.
На примере Я-ДНК видно, что при определенных носледовнтельностях кукл тндов в некотором участке ДНК оказывается возможной структур», резко отл>г я — яотсстввосвоояст — в 3' — Т С ВО>ЭВТ Т СОТ СС Т ОВ в н и ~" у "ч~"-нт. Г,й н ~и н н и н ( и ~С в о о в С Т в о т С С Т со Т С С т о в Т С в й вв в ТТ Рис.
35. Фрлгмент цепи ДНК г обра- щенным повтором: Рнс. 34. Струьтуря тетрямернон полигуянн- ловон кислоты л — в виде пннвннего Ввпленсвг 6 — в аиде гт! внтур тннв крестя ющаяся от В-формы. По-внднлюму, воз>го>гс>го >г полное нарушение двусгшральной структуры в некоторой области нри наличш> в нгй специфических последовательностей нуклеотидов. Одним нз наиболее изученных случаев является крестообразная структура, которая может возникать у двуннтеной ДНК, если на одной нз ее нитей (это автоматически должно выполняться для второй пити) имеетгя последовательность, способствующая образовюгшо шпильки, т.е.
ггмеющня вслед за некоторой произвольной последовательностью комнле>кнтярнук> обргнценную последовательность. Нетрудно убедиться, что это означает нгинчгге в нсходнои двуспиральной структуре двух идентичных фрагментон, >шершни нных нюктречу один другому. Такие пары структур нолуч~лн назван>>с вбрасчснних новшорвв. Как видно из рис.
35, можно предгтавнть себе нреврашепнс участка с обращенными повторами в две однонитевые шпильки, которые вв>гете с остюн ной частью цени образуют фигуру типа креста. Если имеется сколь угодно длиннал двусп~Ральная структура со свободнымн концами, то она имеет на всем протяжении В-конформяцию, слегка пскюхепиую тепловым движением, приводящим к изгибы>ню налочкообрнзной двойной сшгра'>и Так выглядит ДНК нод электронным микроскопом (р>ю, >15). Если же тем илн иным способом один конец Д1(К закреплен, то моною ~гредставпть себе поворот структуры вокруг оси снирнли либо но часовой стрелке (колонн>тельное нанравление), либо против часовой стрелки (отргн>нтнлг,нос нлнрнвление). В "эрном случае нронзойдет кнк бы донолнггтельное >акру'ггпшнгк двойной сшгряли, во втором — частичное раскруч>г>глн>ге. !'слгг тглирь зю ргнгпщ второй коне>н то двойная спираль окажется нггколько иска>хешгой.
В гыи'п.лх это мои>от крщгс"одить, нанрил>ер, в результате прочного взлкмодг(щтнил г овнов ДН К с в>о>гг>сУ- лами белка, встроеннылги в мембранную структтру > .и гкп. В гомогенной системс "аиболее изучена ситуация, когда концы кгохдой кз ш ней соединены между собой с образованием двух комплемситарпых свя- занных уотсон-крпковскилш парами циклических 1;;)л'„:.,!„: ', ~', ~-"..'.,', '....'-',,' молекул. Такие Д!!К называют ходлчеоллии двупи- ~' у", ! '",".",) тевыми Д11К. Вследствие нарушения термодинами- чески наиболее выгодной /)-конфо!лмацли1 получспу л л),",'-,~л:. " ',:„','.:-" ная Д)11( имеет паи!эяжепп)чо и!ласт!Рапствепп)чс ',ф;-'„".!т, ~':,' .",,',". структуру.
Одним из путей, кота!лылб л~о'кпо вернуть ДИК в более устойчивое состояние, является закруРис. 36. Вид ДНК и"д чивание двойной спирали как целого, т.е. Рассматлб ьтпоиным мик!юскспом 1иваслюй к ис единая п~ггчч в силл!лапину~о фигуру, которую в этом случае иазывалот супеусиирадлю или соеркспирддыо (рис. 37). 11рп этом если закручивание проводилось вправо, то должна образоваться лендл суперспираль, а если закручивание П!эаисходило влево — правая суперспиржш Образование суперспирали — пе единственный путь релаксации возпикп~ей напряженной структуры.
Столь лсе эффективно мо'кет быть разделение питео ДНК на некотором участке, позволяющее и !и ~ пять остал ьной части Д! ! К двуспиральную структуру с геолбстрпческилп1 параметрами д-формы. Если двойная спираль была перекручспа, то при наличии па некоторых ес участках необходимых последовательностей она монсет образовать иа этих участках левую деформу, чем скомпенсировать перекру ушлаиис Двуннтевые нуклеиновые юилоты, обраюваиис которых из одианитев полинуклеотидав связано с сущсстпеппыч упорядочиванием системы и, следа тельно, с существенным уменьшением энтропии, устойчивы лини, до определи ных температур.
Прн более высоких тел~перату!лах опи становятся терл~одииаллл1чески неустойчивыми, происходит расхождение нитей. Этот процесс называют декдшурачиеи нли илаелеииеи. Последний термин связан с тем, что переход происходит в узкои диапазоне температур и в известной мере напоминает фазовый переход. Средн а~о температуру, соответствующую плавлению половииь1 дуплексов, называют шелплературой плавления. Эта величина зависит от длины взаимодействуюпи»х камплементарных последовательностей, причем растет с ростом длины вплоть до некоторого предельного значения. ° гягслра (лаиб( Прочности дуплексов способствует фил повышение содержания в цепях пар ииг гуанин — цитозин, поскольку в отличие ф »л от пар аденин — тимин (или адепии гэ урацил) они образуют три, а не две водоРодные связи.
Прочность повышаетсл л,' при увеличении ионной силы раствора, поскольку прн этом ослабляется дестабилизирующий эффект электростатического отталкивания пололсительпо заряжсп- ,.0,ЯОР- ! ных ионных атмосфер, окружающих 1ьм палианионные цепи нуклеиновых кислот. » б Дуплексы, как правило, резко дестабили- зируются при добавлении органических Рис. 37. Кольцевая двуспиральная дНК растворителей. Поэтому деиатурацшо сн»» е ь ьидс суп»рспирали (б) можно осуществлять не только повышением температуры, но и добавлением о!эганичесл(ллх кыб растворителей, наприлбер формалшда. Образование стопок пар гетероциклов в кблб результате стекипг-взаимодействий, которое является важным фактором стабилизации двунитевых нуклеиновых кислот, приводит к существенному понижению малярных коэф- ьим фициентов экстинкции гетероцикдав (до 40%) по сравнению со свободными люномералги в ьые области 260 нм. Эта явление получило название гнпохромного эффекта.
Поэтому плавле-. ижб ние дуплексов сопровождается эквивалентным возрастанием оптической плотности раствора нуклеиновой кислоты (гиперхромпый эффект). Это позволяет легко пабл~одать и регистрировать процесс плавления испосрсд- Т» лара уби ственно в кювете спектрофотол~етра. Зависимость оптической плотности раствора двусии- Рис.
33. Крив»я пл ачения ДНК ди- кого шт»л1м» фига Л (43 000 пар иукральной нуклеиновой кислоты от тели|ературы, деотидсе) Срсднес содгрж»ние пар называ|ат кРиеой иддолеиил. На Рис )8 (;(' 00% Втфе!л Н»,НРОе Н»' 0,2 приведена кривая плавления для дикого ммсль/л, ЗПТА 0,1 ммсль/л. рН 7 штамма ДНК фага л (48 000 пар иуклсотида».
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
