ساختمان DNA برسی ساختمان دوم و سوم DNA

ساختمان DNA پلیمری از واحدهای داکسی ریبونوکلئوتید است.در تشکیل این پلیمر هر واحد از طریق فسفات 5’ خود به عامل 3’OH نوکلئوتید قبلی متصل می شود.به این ترتیب در پلی نوکلئوتید حاصل یک بدنه یا اسکلت(back bone) خاص ایجاد می شود.در این اسکلت واحدهای پنتوز با پیوند فسفو دی استر که بین کربن های 3’ و 5’ آنها ایجاد شده،به یکدیگر متصلند(شکل 1).

در یک انتهای پلی نوکلئتید فسفات 5’ آزاد است و در انتهای دیگر آن 3’OH آزاد قرار دارد.هر رشته پلی نوکلئتیدی دارای جهت یا پلاریته است.جهت هر رشته از 5’ به 3’ است که به صورت 5’à3’ نمایش داده می شود.اختلاف پلی نوکلئوتیدها در بدنه آنها نیست بلکه در تعداد و ترتیب قرارگرفتن بازهای آلی آنهاست.ترتیب قرارگیری بازهای آلی یک رشته پلی نوکلئوتید را توالی (Sequence) آن رشته می گویند.اتصال نوکلئوتیدها با پیوند فسفو دی استر و تشکیل رشته پلی نوکلئوتیدی،ساختمان اول اسید نوکلئیک را به وجود می آورد.[1]

from human molecular genetics.5^th edition.tom Strachan,…) شکل 1.

ساختمان دوم

ساختمان دوم در نتیجه تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین بازهای آلی نیتروژن دار مولکول DNA تشکیل می شود.براساس مدل مولکولی DNA واتسون و کریک:

این مولکول از دو زنجیره پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است.
این دوزنجیره حول یک محور فرضی،برخلاف جهت عقربه های ساعت به دور هم پیچیده اند و مارپیچی راستگرد را ایجاد می کنند.
پیوندهای هیدروژنی بین بازهای آلی نیتروژن دار موجود در دو زنجیره باعث کنارهم قرارگرفتن در دو رشته می گردد.بازها به صورت طبقات (Stacks) برروی هم قرار می گیرد.
در این مارپیچ دوگانه از DNA،اسکلت قند-فسفات دو رشته ی DNA در سطح خارجی مارپیچ قرار دارد و همانند نرده های پلکان به دور قسمت خارجی بازهای نیتروژن دار می باشد.
دو زنجیره DNA نسبت به یکدیگر حالت موازی ناهمسو دارند.یعنی یک زنجیره در جهت 5’ به 3’ و زنجیره دیگر در جهت 3’ به 5’ قرار گرفته است.
فضای بین پیچ های مجاور هم این مارپیچ،دو شیار با پهنای متفاوت را در مولکول DNA بوجود می آورد:شیار اصلی(Major Groove) و شیار فرعی(Minor Groove) (شکل 2)

به طور معمول اتصال پروتئین های غیراختصاصی مانند هیستون ها از طریق شیار فرعی و اتصال پروتئین های اختصاصی مانند DNA پلی مرازها از طریق شیار اصلی به مولکول DNA انجام می گیرد.[2]

شکل2 (from DNA Topology by Andrew D.Bates).

انواع ساختمان دوم:

مولکول DNA یک مولکول سفت وانعطاف پذیر نیست بلکه با تغییر شرایط،این مولکول از خود انعطاف نشان داده و در شکل آن تغییراتی ایجاد می شود.[2](شکل 3)

B-DNA : یا DNA واتسون و کریک

فراوان ترین شکل DNA در سلول است که در محیط هایی با رطوبت زیاد و یون سدیم کم شکل می گیرد و راستگرد بوده.این نوع از مولکول DNA راست گرد بوده و دارای ضخامت 2 نانومتر است.فاصله بین دو جفت باز متوالی در آن 4/3 آنگستروم بوده و در هردور کامل آن 5/10 جفت باز وجود دارد.شکل فضایی قند آن به صورت C2’-endo دیده می شود.[2]

A-DNA :یا DNA روزالین فرانکلین

نوع دیگری از DNA است که در سلولها وجود دارد.از لحاظ شکل فضایی مانند آدمی قدکوتاه و چاق است و راستگرد بوده.زمانی ایجاد می شود که آب محیط کم شده باشد و غلظت سدیم بالا باشد.در قسمت هایی از RNA که مارپیچ دوتایی ایجاد می شود و یا در مارپیچ دوتایی که هیبریدی از یک رشته DNA و یک رشته RNA باشد،مناسبترین ساختمان این فرم خواهد بود.در آن صفحات بازها عمود بر محور چرخش رشته ها نیستند.در هر دور کامل مارپیچ 11 جفت باز وجود دارد و طول هردور کامل مارپیچ در حدود 28 آنگستروم است.[1,2]

Z-DNA:

چپ گرد بوده و در توالی های الیگونوکلئوتیدی متناوب و غنی از سیتوزین و گوانین دیده می شود.در زنجیره های حاوی واحدهای تکراری GC ،محتمل ترین شکل فضایی پیوند گلیکوزیدی برای نوکلئوتید گوانین شکل Syn بوده در حالیکه سیتوزین شکل Anti دارد.این حالت باعث می شود در زنجیره DNA ،فرم های آنتی و سین به طور زیگزاگ وجود داشته باشند.ضخامت آن 18 آنگستروم و در بین انواع DNA دارای کم ترین ضخامت است.یک دور کامل آن 12 جفت باز و فاصله جفت باز بعدی 7/3 آنگستروم است.شکل فضایی آن شبیه آدم قدبلند و لاغر است.[2]

شکل3 . (from human molecular genetics.5^th edition.tom Strachan,…)

ساختمان سوم DNA یا سوپرکویل:

طول مولکول DNA دورشته ای همواره بیشتر از قطر آن است.اولین بار ژنوم باکتری ها و ویروس ها مورد بررسی قرار گرفت و دانشمندان دیدند که اندازه مولکول DNA این موجودات بسیار بزرگتر از آن است که بتواند به طور طبیعی در داخل این موجودات قرار بگیرد.زمانی که DNA دورشته ای خطی و یا حلقوی در فضا حول یک محور فرضی دچار تابیدگی شود به این حالت سوپرکویلی یا ساختار سوم گویند.در عوض حالت پیچ نخورده و معمولی DNA را شکل Relax می گویند.

رفرنس ها:

[1] : کتاب بیوشیمی،تالیف دکتر عبدالوهاب احسانی زنوز،دکتر فرشته بهمنی،نسرین فراهانی،انتشارات پوران پژوهش

[2] :جزوه زیست مولکولی دکتر مریم ناصرالاسلامی

نویسنده

وبلاگ

ساختمان DNA برسی ساختمان دوم و سوم DNA