Ключевое различие между положительной и отрицательной суперспирализацией ДНК заключается в том, что при положительной суперспирализации ДНК нить ДНК перекручена по сравнению с расслабленным состоянием, а при отрицательной суперспирализации ДНК цепочка ДНК недомотана по сравнению с расслабленное состояние.
Суперспирализация ДНК - это количество скрученных цепей ДНК (перекручивание или недостаточное закручивание), определяющее степень деформации цепи. Топоизомеразы представляют собой ферменты, которые облегчают и регулируют сверхспирализацию ДНК для усиления репликации и транскрипции ДНК. Они присутствуют во всех клетках, включая бактерии и человека. Суперспирализация ДНК важна для многих клеточных процессов, таких как уплотнение ДНК и экспрессия генов, посредством регулирования доступа к генетическому коду. Существует два типа суперспирализации ДНК: позитивная суперспирализация и негативная суперспирализация.
Что такое положительная сверхспирализация ДНК?
Положительная суперспирализация ДНК - это процесс, при котором цепь ДНК перекручена по сравнению с расслабленным состоянием. Это происходит, когда двойная спиральная конформация ДНК (правосторонняя) закручивается туже (перекручивается в правостороннем режиме), пока спиральная структура не искажается и не превращается в уровень «узла».
Рисунок 01: Суперспирализация ДНК
Математические уравнения раскрывают положительную сверхспирализацию ДНК. ДНК не подвергается положительной суперспирализации в нормальных состояниях, а происходит только во время клеточных процессов, например, для облегчения митоза, когда дуплицированные сестринские ДНК сегрегируются в дочерние клетки во время интерфазы при развитии и поддержании топологически ассоциированных доменов. Эти домены являются TAD. Более того, было показано, что во время митотической сборки хромосом конденсин индуцирует положительную суперспирализацию ДНК. Конденсация представляет собой большой белковый комплекс, который играет важную роль в митотической сборке хромосом и индуцирует положительную суперспирализацию в зависимости от гидролиза АТФ..
Что такое отрицательная сверхспирализация ДНК?
Отрицательная сверхспирализация ДНК - это процесс, при котором нить ДНК находится под намоткой по сравнению с расслабленным состоянием. Это происходит, когда двойная спиральная конформация ДНК (левосторонняя) закручивается легче (при наматывании в левовращающем режиме) до тех пор, пока спиральная структура не станет более расслабленной, чем нормальная релаксированная B-форма ДНК. Он облегчает репликацию и транскрипцию ДНК с помощью ферментов топоизомеразы.
Рисунок 02: Отрицательная сверхспирализация ДНК
Суперспирализация ДНК приводит к образованию двух типов структур, называемых плектонемой или тороидом. Иногда это может быть сочетание того и другого. При отрицательной сверхспирализации ДНК молекула ДНК будет образовывать либо двухзаходную правостороннюю спираль с концевыми петлями (плектонема), либо однозаходную левозакрученную спираль (тороид). Плектонемы более распространены в природе, особенно у бактерий.
Каковы сходства между положительной и отрицательной суперспирализацией ДНК?
- Положительная и отрицательная сверхспирализация ДНК присутствует во всех организмах (от бактерий до человека)
- Оба процесса изменяют форму цепи ДНК.
- Они влияют на двойную спиральную структуру ДНК.
- Более того, оба механизма важны для облегчения многих клеточных функций.
- Ферменты контролируют положительную и отрицательную суперспирализацию ДНК.
В чем разница между положительной и отрицательной суперспирализацией ДНК?
Ключевое различие между положительной и отрицательной суперспирализацией ДНК заключается в том, что во время положительной суперспирализации ДНК нить ДНК перекручена по сравнению с расслабленным состоянием, в то время как во время отрицательной суперспирализации ДНК нить ДНК недомотана по сравнению с расслабленное состояние. ДНК большинства организмов в нормальном состоянии отрицательно сверхспирализована. Положительная суперспирализация происходит только во время определенных клеточных функций. Кроме того, положительная суперспирализация ДНК имеет место в правой части, а отрицательная суперспирализация ДНК - в левой.
Приведенная ниже инфографика представляет различия между положительной и отрицательной суперспирализацией ДНК в табличной форме для параллельного сравнения.
Резюме – Положительная и отрицательная сверхспирализация ДНК
Суперспирализация ДНК играет важную роль во многих клеточных процессах, таких как уплотнение ДНК и экспрессия генов, посредством регулирования доступа к генетическому коду. Он также облегчает и регулирует суперспирализацию ДНК для усиления репликации и транскрипции ДНК. Ключевое различие между положительной и отрицательной суперспирализацией ДНК заключается в том, что при положительной суперспирализации ДНК нить ДНК перекручена по сравнению с расслабленным состоянием, а при отрицательной суперспирализации ДНК нить ДНК находится под намоткой по сравнению с расслабленным состоянием. Оба процесса суперспирализации данной нити описываются математической формулой. Оба процесса сравниваются с эталонным состоянием, известным как расслабленное состояние ДНК или расслабленная форма ДНК B.
