Biologia molecolare del DNA

STRUTTURA DEL DNA

DNA-B (Forma più comune)

• Paso dell'elica 34 Å
  • Ogni giro contiene 10,5 bp
• Diametro elica 20 Å
• Spazio tra le coppie di basi ASSENTE

APPAIAMENTO TRA LE BASI

1. CANONICO (Watson e Crick)
   • A=T   C≡G

2. NON CANONICO (Hoogsteen)
   • A=T   G=C

Negli appaiamenti di Hoogsteen la CITOSINA È PROTONATAPer questo, nell'ambiente non acido della cellula, le coppie CG di Hoogsteen NON possono formarsi.Poiché la transizione termica tra le coppie Watson-Crick e le Hoogsteen comporta la rotazione di 180° delle basi, l'unico modo per avere le Hoogsteen sarebbe ruotare le basi di tutta l'elica.Per questo le basi si trovano quasi sempre nelle coppie W/C.

NB. Le coppie Hoogsteen sono sfruttate in catene peptidiche (PNA) per formare tripla elica in corrispondenza di sequenze da silenziare.

STRUTTURA DEL DNA

DNA-B (Forma più comune)

• Paso dell'elica: 34 Å
• Ogni giro contiene 10,5 bp
• Diametro elica: 20 Å
• Spazio tra le coppie di basi Assente

➔ Appaiamento tra le basi

1. Canonico (Watson e Crick)
   • A=T
   • C≡G

1) A _T

2) G ≡ C

2. Non canonico (Hoogsteen)
   • A=_T
   • G=Ç

➔ Negli appaiamenti di Hoogsteen la citoşină è protonata

Per questo, nell'ambiente non acido della cellula, le coppie CG di Hoogsteen ^Non possono formarsi.

Poi, la transizione tecnica tra le coppie Watson-Crick e le Hoogsteen comporta la rotazione di 180° delle basi; l'unico modo per avere le Hoogsteen sarebbe ruotare le basi di tutta l'elica.

Per questo le basi si trovano quasi sempre nelle coppie W/C.

NB: Le coppie Hoogsteen sono sfruttate in catene peptidiche (PNA) per formare triple eliche in corrispondenza di sequenze da silenziare

(in antibiotici di nuova generazione)

• Stacking e twist

A, T, C, G sono INSOLUBILI IN H₂O. LO SPAZIO TRA UNA BASE E L’ALTRA DEVE ESSERE EVITATO PER IMPEDIRNE L’ACCESSO DALL’ACQUA.Ma la distanza tra i due zuccheri (6 Å) non può variare oltre un certo limite (<5.5 Å V > 6.5 Å).

Data l’incomprimibilità del gruppo fosfato (= contorno delle spazio di 6 Å) è impossibile riempirlo se proprio intervallo di 2.7 Å per semplice slacciacovaitn o

contatti atomici tra le basi.L’unico modo per riempire lo spazio è una rotazione sull’asse verticale, un TWIST, che nel DNA B è DESTRORSO E DI CIRCA 35°. Il twist porta a contatto le basi, eliminando l’acqua tra loro interposta (STACKING).

NB. Intercalanti del DNA (ex. Etidio Bromuro) si inseriscono tra i bp opponendosi al twist, e “UNTWISTANO” il DNA. ex. EtBr nutriutasi di circa26°

⇒ La ripetizione polimerica dello stesso twist destrorso genera una doppia elica destrorsa di aspetto complessamente regolare.⇒ NB: la disposizione spaziale delle coppie di Watson e Crick è responsabile della formazione dei solchi maggiore e minore.

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Propeller twist

Nel normale twist 36° del DNA-B i triangoli di superficie delle basi rimangono esposti allo stacking ed esposti all'acqua.

Si risolve con il PROPELLER TWIST (ROTATIONE A PALE D'ELICA)

Propeller twist ⇒ rotazione di due basi di una stessa coppia l'una rispetto all'altra attorno all'asse trasversale della coppia.

NB: I legami a idrogeno che legano due basi della stessa coppia tendono ad avvicinarsi tra loro. Dato che in AT ci sono 2 legami a idrogeno, l'angolo di rotazione può raggiungere i 30°. Ma in CG, a causa dei 3 legami a idrogeno, la rotazione è molto limitata, max. di 10/15°.

Propeller twist in poli-A e poli-T

In sequenze poli-T/poli-A maggiori di circa 15 bp sono comuni dei legami a idrogeno crociati tra un O timinico e un H amminico dell'adenina della coppia di basi sottostante (CROSS HYDROGEN BONDS). Questi legami incrementano l'angolo di rotazione del propeller twist in poli-A/poli-T, e AUMENTANO LA RIGIDITÀ DI QUESTE SEQUENZE (che hanno quindi un ruolo meno negativo sui promotori, ex. inibiscono la formazione di nucleosomi).

NB. Il MELTING di poli-T/poli-A È FACILITATO DAI LEGAMI IDROGENO MOLTO ACCAVALLATI.

Parametri Euleriani per le coppie di basi

Ci si basa nel metodo di Eulero per descrivere le posizioni e i moti relativi di due parallelepipedi (basi idealizzate)

Escludiamo, nei modelli, il propeller twist

Vi sono 3 ASSI (twist, front/back, roll/slide), in ciascuna delle quali è possibile un moto di TRASLAZIONE e uno di ROTAZIONE.

6 MOVIMENTI POSSIBILI TEORICAMENTE