Põhierinevus DNA positiivse ja negatiivse superkerimise vahel on see, et DNA positiivse superkerimise ajal on DNA ahel lõdvestunud olekuga võrreldes üle keritud, samas kui DNA negatiivse superkerimise ajal on DNA ahel haavatud võrreldes lõdvestunud olek.
DNA ülikerimine on DNA ahela keerdumise suurus (üle- või alamähis) ja see määrab ahela pinge suuruse. Topoisomeraasid on ensüümid, mis hõlbustavad ja reguleerivad DNA ülikerimist, et tõhustada DNA replikatsiooni ja transkriptsiooni. Neid leidub kõigis rakkudes, sealhulgas bakterites ja inimestel. DNA ülikerimine on oluline paljude rakuliste protsesside jaoks, nagu DNA tihendamine ja geeniekspressioon, reguleerides juurdepääsu geneetilisele koodile. DNA ülikerimist on kahte tüüpi: positiivne ülikerimine ja negatiivne ülikerimine.
Mis on DNA positiivne superkeerdumine?
DNA positiivne superkerimine on protsess, kus DNA ahel on lõdvestunud olekuga võrreldes üle keritud. See juhtub siis, kui DNA topeltspiraalne konformatsioon (paremakäeline) keeratakse tugevamini (paremakäelisel režiimil üle keritud), kuni spiraalne struktuur moondub ja areneb sõlme tasemele.
Joonis 01: DNA ülikerimine
Matemaatilised võrrandid täpsustavad DNA positiivset ülikerimist. DNA ei ole normaalsetes olekutes positiivselt superkeerdunud, vaid toimub ainult rakuliste protsesside ajal, näiteks selleks, et hõlbustada mitoosi, kus topoloogiliselt assotsieeruvate domeenide arendamise ja säilitamise interfaasis eraldatakse dubleeritud õde-DNA-d tütarrakkudeks. Need domeenid on TAD-id. Veelgi enam, mitootilise kromosoomi kokkupaneku ajal on näidatud, et kondensiin kutsub esile DNA positiivse superkerimise. Kondensatsioon on suur valgukompleks, mis mängib olulist rolli mitootilises kromosoomikoosseisus ja kutsub esile positiivse superkerimise ATP hüdrolüüsist sõltuval viisil.
Mis on DNA negatiivne superkeerdumine?
DNA negatiivne superkerimine on protsess, kus DNA ahel on lõdvestunud olekuga võrreldes haavatud. See juhtub siis, kui DNA topeltspiraalne konformatsioon (vasakukäeline) keeratakse kergemaks (vasakukäelises režiimis haava all), kuni spiraalne struktuur lõdveneb rohkem kui DNA tavaline lõdvestunud B-vorm. See hõlbustab DNA replikatsiooni ja transkriptsiooni topoisomeraasi ensüümide kaudu.
Joonis 02: DNA negatiivne superkeerdumine
DNA superkerimine tekitab kahte tüüpi struktuure, mida nimetatakse plektoneemiks või toroidiks. Mõnikord võib see olla mõlema kombinatsioon. DNA negatiivse superkerimise ajal tekitab DNA molekul kas kahe algusega parempoolse spiraali koos terminaalsete silmustega (plektoneem) või ühe algusega vasakukäelise spiraali (toroid). Plektoneeme esineb looduses sagedamini, eriti bakterites.
Millised on DNA positiivse ja negatiivse superkerimise sarnasused?
- DNA positiivne ja negatiivne superkering esineb kõigis organismides (alates bakteritest kuni inimesteni)
- Mõlemad protsessid muudavad DNA ahela kuju.
- Need mõjutavad DNA topeltspiraalset struktuuri.
- Lisaks on mõlemad mehhanismid olulised paljude rakuliste funktsioonide hõlbustamiseks.
- Ensüümid kontrollivad DNA positiivset ja negatiivset superkerimist.
Mis vahe on DNA positiivsel ja negatiivsel superkeerdumisel?
Põhierinevus DNA positiivse ja negatiivse superkerimise vahel on see, et DNA positiivse superkerimise ajal on DNA ahel lõdvestunud olekuga võrreldes üle keritud, samas kui DNA negatiivse superkerimise ajal on DNA ahel haavatud võrreldes lõdvestunud olekuga. lõdvestunud olek. Enamiku organismide DNA on normaalses olekus negatiivselt superkeerdunud. Positiivne ülikerimine toimub ainult teatud rakufunktsioonide ajal. Veelgi enam, DNA positiivne superkeerdumine toimub parempoolse poole suunas, samas kui DNA negatiivne superkeerdumine toimub vasaku poole suunas.
Allpool olev infograafik näitab erinevusi DNA positiivse ja negatiivse superkerimise vahel tabelina, et kõrvuti võrrelda.
Kokkuvõte – DNA positiivne vs negatiivne superkeerdumine
DNA superkerimine on oluline paljudes rakuprotsessides, nagu DNA tihendamine ja geeniekspressioon, reguleerides juurdepääsu geneetilisele koodile. Samuti hõlbustab ja reguleerib see DNA ülikerimist, et tõhustada DNA replikatsiooni ja transkriptsiooni. Peamine erinevus DNA positiivse ja negatiivse superkerimise vahel on see, et DNA positiivse superkerimise ajal on DNA ahel lõdvestunud olekuga võrreldes üle keritud, samas kui DNA negatiivse superkerimise ajal on DNA ahel lõdvestunud olekuga võrreldes haavatud. Mõlemad antud ahela ülikerimise protsessid on välja töötatud matemaatilise valemiga. Mõlemat protsessi võrreldakse võrdlusolekuga, mida nimetatakse DNA lõdvestunud olekuks või DNA lõdvestunud B-vormiks.
