Il io-motivo in DNA

Le sequenze ricche del DNA della citosina possono profilatura in una struttura chiamata un io-motivo. Queste strutture compaiono tipicamente nelle regioni del promotore su DNA e sono pensate per aiutare con il regolamento del gene.

L'impressione di un artista della struttura del DNA di io-motivo dentro le celle, con allo lo strumento basato a anticorpo utilizzato per individuarlo. Credito di immagine: Chris Hammang/Shutterstock

Intorno 98% del DNA consiste delle regioni di non codifica, che sono comprese spesso nel regolamento trascrizionale e di traduzione del genoma. Queste regioni consistono delle sequenze ripetitive.

B-DNA, o la doppia elica di mano destra, è la struttura del DNA più prevalente nelle circostanze fisiologiche normali. Ma nelle circostanze specifiche, il DNA può profilatura nelle strutture del DNA di Z o della forcella in cui il DNA ha una torsione sinistra con una spina dorsale del fosfato dello zucchero di zigzag.

Le strutture Non B DNA possono piombo ad instabilità genomica ed a disordini. Le sequenze G ricche possono profilatura dentro ad una struttura non B DNA chiamata G-quadruplex. Queste strutture sono state trovate in vivo egualmente poichè sono stabili alla temperatura ed al pH fisiologici.

Similmente, di regioni ricche di c possono profilatura dentro ad una struttura chiamata io-motivo o i-tetraplex o io-DNA. Queste sono quattro strutture incagliate del DNA che sono tenute insieme con l'intercalare delle coppie di basi della citosina.

Struttura del io-motivo

Il io-motivo è una struttura tetrameric o quattro incagliata che consiste di due duplex paralleli (doppi fili) con la sequenza la d (TCCCCC). I due duplex si combinano in un modo antiparallelo nel io-motivo. Questa combinazione si presenta tramite intercalare o l'inserzione delle coppie di basi della citosina-citosina.

Per la struttura al modulo, uno della citosina nelle coppie di basi deve essere protonated e l'altro deve coppie di basi del B. cc è saldato tramite tre legami idrogeni, che formano le più forti obbligazioni che le paia convenzionali di GASCROMATOGRAFIA. L'energia della coppia di basi dell'obbligazione di cc in un motivo dei è 169,7 kJ/mol, mentre l'energia della coppia di basi della coppia di basi di GASCROMATOGRAFIA del torcicollo di Watson è 96,6 kJ/mol.

La struttura del io-motivo è stata trovata facendo uso di RMN, dove è stato trovato che la lunghezza delle sequenze della citosina ha variato da 3 a 12 basi e può anche avere residui delle timine fra le sequenze della citosina. L'intercalare nei io-motivi può accadere nei modi diversi che piombo ad una formazione di modulo due; r di s e S-moduli.

Il io-motivo del ` di nome' chosed poichè è la sola struttura dell'acido nucleico con le coppie di basi intercalate. Sebbene ci sia una mancanza di impilamento delle interazioni fra le coppie di basi consecutive, il C-H intermolecolare··La rete di legame dell'idrogeno della O fra lo zucchero del deoxyribose della spina dorsale antiparallela stabilizza la struttura.

La protonazione di citosina diminuisce la carica negativa della spina dorsale e facilita la formazione della struttura pelliccia-incagliata. La distanza della coppia di basi è 3,1 Å che è simile a A-DNA (2,1 Å). La torsione elicoidale fra la coppia di basi di cc è più piccola di B-DNA (motivo dei: 12−16°, B-DNA: 36°).

Stabilità del io-motivo

La stabilità di una struttura è determinata solitamente dal suo punto di fusione, o dal TM, che è la temperatura a cui transizioni profilatura di una struttura ad uno stato spiegato. Ciò può essere indotta riscaldando il campione del DNA. Questa transizione è misurata facendo uso di assorbimento molecolare o delle tecniche circolari di dicroismo ed è conosciuta come la temperatura di fusione (il TM).

Il TM di un DNA campiona è dettato dalla sue sequenza di nucleotide e forza ionica. Mentre una delle basi di c protonated, il pH del media svolge un ruolo critico nella stabilità di io-DNA. A pH 4-7, le basi parzialmente protonated e le io-strutture si formano.

Se il pH aumenta, le basi di C subiscono la deprotonazione e la struttura disfa. Se il pH è troppo basso, tutte le C-basi protonated e così non riescono a formare la struttura incagliata quattro. Ciò è contrariamente alle coppie di basi del torcicollo e di Watson, di cui la stabilità non dipende dal pH del media.

Il numero delle coppie di basi di cc egualmente determina la stabilità dei io-motivi. La presenza di sei o meno basi di C piombo alla piegatura intermolecolare dei io-motivi, mentre più lungamente di sei residui di C promuovono la formazione di piegatura intramolecolare dei io-motivi.

Io-DNA contro le strutture del torcicollo di Watson

Gli studi hanno studiato la presenza relativa di strutture del tetraplex (io-motivi e G-quadraplex) e di duplex del Watson-Torcicollo. È stato trovato che a pH fisiologico, le strutture duplex dominate, mentre a pH più basso di 5, le strutture del tetraplex erano predominanti.

La concentrazione di strutture del tetraplex a pH 7 e a 25°C era meno di 10% che suggerisce la dominanza delle strutture duplex in vivo nelle circostanze fisiologiche.  

In vivo presenza di io-DNA

Sebbene le coppie di basi del torcicollo di Watson siano più stabili nelle circostanze fisiologiche, gli studi hanno studiato la presenza di io-DNA in vivo. Una delle possibilità è quella durante la trascrizione e la replica, DNA subisce supercoiling negativo in grado di promuovere la formazione di io-motivi.

In circostanze varie, il pH fisiologico di una cella è alterato, potenzialmente promuovente la formazione di io-motivi. Per esempio, i cancri sono associati con pH intracellulare più basso (6.7-7.1). Inoltre, determinati trattamenti cellulari possono piombo ad acidificazione temporanea della cella che può anche promuovere la formazione transitoria di queste strutture. Recentemente facendo uso degli anticorpi che specificamente riconoscono i io-motivi in DNA, i ricercatori hanno identificato i io-motivi nei nuclei e nelle regioni regolarici, compreso i promotori e i telomeres.

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Last Updated: Feb 26, 2019

Dr. Surat P

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Dr. Surat P

Dr. Surat graduated with a Ph.D. in Cell Biology and Mechanobiology from the Tata Institute of Fundamental Research (Mumbai, India) in 2016. Prior to her Ph.D., Surat studied for a Bachelor of Science (B.Sc.) degree in Zoology, during which she was the recipient of an Indian Academy of Sciences Summer Fellowship to study the proteins involved in AIDs. She produces feature articles on a wide range of topics, such as medical ethics, data manipulation, pseudoscience and superstition, education, and human evolution. She is passionate about science communication and writes articles covering all areas of the life sciences.  

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