Pagrindinis skirtumas tarp teigiamo ir neigiamo DNR superspiralio yra tas, kad teigiamo DNR superspiralės metu DNR grandinė yra pervyniota, palyginti su atsipalaidavusia būsena, o esant neigiamam DNR superspiralizavimui, DNR grandinė yra suvyniota, palyginti su atsipalaidavusi būsena.
DNR superspiralė – tai DNR grandinės sukimosi dydis (pervyniojimas arba pervyniojimas), ir tai lemia grandinės įtempimo dydį. Topoizomerazės yra fermentai, palengvinantys ir reguliuojantys DNR superspiralizaciją, kad pagerintų DNR replikaciją ir transkripciją. Jų yra visose ląstelėse, įskaitant bakterijas ir žmones. DNR superspiralė yra svarbi daugeliui ląstelių procesų, tokių kaip DNR tankinimas ir genų ekspresija, reguliuojant prieigą prie genetinio kodo. Yra dviejų tipų DNR superspiralė: teigiamas superspiražas ir neigiamas superspiražas.
Kas yra teigiamas DNR supervyniojimas?
Teigiamas DNR sukimasis yra procesas, kurio metu DNR grandinė yra suvyniota, palyginti su atsipalaidavusia būsena. Taip nutinka, kai DNR dviguba spiralė (dešiniarankė) susukama tvirčiau (pervyniojama dešiniarankės režimu), kol spiralinė struktūra iškraipoma ir išsivysto į „mazgo“lygį.
01 pav.: DNR superspiralė
Matematinės lygtys paaiškina teigiamą DNR superspiralumą. DNR nėra teigiamai susukta į normalią būseną, bet atsiranda tik ląstelių procesų metu, pavyzdžiui, siekiant palengvinti mitozę, kai dubliuotos seserinės DNR yra atskiriamos į dukterines ląsteles tarpfazės metu kuriant ir palaikant topologiškai susietus domenus. Šie domenai yra TAD. Be to, mitozinių chromosomų surinkimo metu buvo įrodyta, kad kondensinas sukelia teigiamą DNR superspiralumą. Kondensacija yra didelis b altymų kompleksas, kuris atlieka pagrindinį vaidmenį mitozinių chromosomų surinkime ir sukelia teigiamą superspiralizaciją priklausomai nuo ATP hidrolizės.
Kas yra neigiamas DNR superspiražas?
Neigiamas DNR sukimasis yra procesas, kai DNR grandinė yra pažeista, palyginti su atsipalaidavusia būsena. Tai įvyksta, kai dviguba spiralinė DNR konformacija (kairiarankė) susukama lengviau (kaire ranka suvyniota), kol spiralinė struktūra atsipalaiduoja labiau nei įprasta atsipalaidavusi B DNR forma. Tai palengvina DNR replikaciją ir transkripciją per topoizomerazės fermentus.
02 pav.: Neigiamas DNR superspiražas
Supervyniojus DNR susidaro dviejų tipų struktūros, vadinamos plektonema arba toroidu. Kartais tai gali būti abiejų derinys. Neigiamo DNR superspiralio metu DNR molekulė sukurs arba dviejų paleidimų dešiniarankę spiralę su galinėmis kilpomis (plektonemą), arba vienos pradžios kairiarankę spiralę (toroidą). Gamtoje, ypač bakterijose, dažniau pasitaiko plektonemų.
Kokie yra teigiamo ir neigiamo DNR supervyniojimo panašumai?
- Teigiamas ir neigiamas DNR susisukimas yra visuose organizmuose (nuo bakterijų iki žmonių)
- Abu procesai keičia DNR grandinės formą.
- Jie turi įtakos dvigubai spiralinei DNR struktūrai.
- Be to, abu mechanizmai yra svarbūs daugelio ląstelių funkcijų palengvinimui.
- Fermentai kontroliuoja teigiamą ir neigiamą DNR superspiralę.
Kuo skiriasi teigiamas ir neigiamas DNR supervyniojimas?
Pagrindinis skirtumas tarp teigiamo ir neigiamo DNR supervyniojimo yra tas, kad teigiamo DNR superspiralio metu DNR grandinė yra pervyniota, palyginti su atsipalaidavusia būsena, o esant neigiamam DNR superspiralizavimui, DNR grandinė yra suvyniota, palyginti su atsipalaidavusi būsena. Daugumos organizmų DNR normalioje būsenoje yra neigiamai susukta. Teigiamas superspiražas atsiranda tik atliekant tam tikras ląstelių funkcijas. Be to, teigiamas DNR supervyniojimas vyksta dešinėje pusėje, o neigiamas DNR supervyniojimas vyksta kairėje pusėje.
Toliau pateiktoje infografikoje pateikiami skirtumai tarp teigiamo ir neigiamo DNR superspiralinio susisukimo lentelės pavidalu, kad būtų galima palyginti.
Santrauka – teigiamas ir neigiamas DNR supervyniojimas
DNR superspiralė yra svarbi daugelyje ląstelių procesų, tokių kaip DNR tankinimas ir genų ekspresija, reguliuojant prieigą prie genetinio kodo. Jis taip pat palengvina ir reguliuoja DNR superspiralizaciją, kad pagerintų DNR replikaciją ir transkripciją. Pagrindinis skirtumas tarp teigiamo ir neigiamo DNR supervyniojimo yra tas, kad teigiamo DNR supervyniojimo metu DNR grandinė yra pervyniota, palyginti su atsipalaidavusia būsena, o neigiamo DNR superspiralio metu DNR grandinė yra suvyniota, palyginti su atsipalaidavusia būsena. Abu tam tikros grandinės superspiraliniai procesai yra išplėtoti matematine formule. Abu procesai lyginami su etalonine būsena, žinoma kaip atsipalaidavusi DNR būsena arba atsipalaidavusi DNR B forma.
