A-DNK
A-DNK ili ADNK je jedna od mogućih dvostrukih spiralnih struktura koje DNK može usvojiti. Smatra se da je A-DNK jedna od tri biološki aktivne dvostruke spiralne strukture zajedno sa B-DNK i Z-DNK. To je desna dvostruka spirala prilično slična uobičajenom obliku B-DNK, ali sa kraćom, kompaktnijom spiralnom strukturom čiji bazni parovi nisu okomiti na os heliksa kao u B-DNK. Otkrila ju je Rosalind Franklin, koja je također nazvala A i B forme. Pokazala je da se DNK pretvara u A oblik kada je u uslovima dehidracije. Takvi uslovi se obično koriste za formiranje kristal a, a mnoge kristalne strukture DNK su u A obliku.[1] Ista spiralna konformacija se javlja u dvolančanim RNK, i u DNK-RNK hibridnim dvostrukim spiralama.
Struktura
Kao i češća B-DNK, A-DNK je desnostrana dvostruka spirala s velikim i manjim žljebovima. Međutim, kao što je prikazano u tabeli poređenja ispod, postoji blagi porast u broju parova baza (bp) po okretu. Ovo rezultira manjim uglom uvijanja i manjim porastom po baznom paru, tako da je A-DNK 20-25% kraća od B-DNK. Glavni žlijeb A-DNK je dubok i uzak, dok je mali žlijeb širok i plitak. A-DNK je šira i više komprimirana duž svoje ose od B-DNK.[2][3]
Prepoznatljiva karakteristika A-DNK je rendgenskokristalogarfska rupa u centru.[2] Praznina u centru strukture DNK nastaje slaganje parova baza , ili „nabiranje šećera“. A-DNK ima C3-endo nabor, koji označava blizinu baza fosfatu u šećernofosfatnoj okosnoci DNK.
Poređenje geometrije najčešćih oblika DNK
| Geometrijski atribut: | A-forma | B-forma | Z-forma |
|---|---|---|---|
| Heliksni smisao sense | Desnoruki | Desnoruki | ljevoruki |
| Jedinica koja se ponavlja | 1 bp | 1 bp | 2 bp |
| Rotacija/bp | 32,7° | 34,3° | 60°/2 |
| Srednji bp/obrtaj | 11 | 10 | 12 |
| Nagib bp prema osi | +19° | −1,2° | −9° |
| Uspon/bp duž ose | 2,6 Å (0,26 nm) | 3,4 Å (0,34 nm) | 3,7 Å (0,37 nm) |
| Uspon/skretanje heliksa | 28,6 Å (2,86 nm) | 35,7 Å (3,57 nm) | 45,6 Å (4,56 nm) |
| Srednji okret propelera | +18° | +16° | 0° |
| Glikozilni ugao | anti | anti | pirimidin: anti, purin: sin |
| Udaljenost nukleotid-fosfata od fosfata | 5.9 Å | 7.0 Å | C: 5,7 Å, G: 6,1 Å |
| Nabiranje šećera | C3'-endo | C2'-endo | C: C2'-endo, G: C3'-endo |
| Prečnik | 23 Å (2.3 nm) | 20 Å (2.0 nm) | 18 Å (1,8 nm) |
A/B intermedijari
Istraživanja također pokazuju da se DNK A oblika može hibridizirati sa uobičajenijom B-DNK. Ovi A-B međuoblici usvajaju svojstva nabiranja šećera i/ili osnovnu konformaciju oba oblika DNK. U jednoj studiji, karakteristični C3-endo nabor je pronađen na prva tri šećera u DNK lancu, dok posljednja tri šećera imaju C2-endo nabor, poput B-DNK.[2] Ovi intermedijari se mogu formirati u vodenim rastvorima kada su citozinske baze metilirane ili bromirane, mijenjajući konfiguraciju. Alternativno, pokazalo se da se fragmenti bogati guaninom i citozinom lahko pretvaraju iz B u A-oblik u vodenim rastvorima.[4]
Biološka funkcija
A-DNK se može dobiti iz nekoliko procesa, uključujući dehidraciju i vezivanje proteina. Dehidracija DNK ga dovodi u A oblik, za koji se pokazalo da štiti DNK u uslovima kao što je ekstremno isušivanje bakterija.[1][5] Vezivanje proteina također može ukloniti rastvarač sa DNK i pretvoriti ga u A oblik, kao što je otkriveno strukturom nekoliko hipertermofilnih arhejskih virusa. Ovi virusi uključuju štapićaste rudiviruse SIRV2 [6] and SSRV1,[7] omotani vlaknasti lipotriksvirusi AFV1,[8] SFV1 [9] i SIFV,[7] tristromavirus PFV2 [10] kao i ikosaedarski portoglobovirus SPV1.[11] Vjeruje se da je DNK A-oblika jedna od adaptacija hipertermofilnih arhaičnih virusa na teške uvjete okoline u kojima ovi virusi napreduju.
Predloženo je da motori koji pakuju dvolančanu DNK u bakteriofage iskorištavaju činjenicu da je A-DNK kraća od B-DNK, te da su konformacijske promjene u samoj DNK izvor velikih sila koje generiraju ovi motori.[12] Eksperimentalni dokazi za A-DNK kao intermedijer u virusnom biomotornom pakovanju dolaze iz mjerenja dvostruke boje Försterov rezonantni prijenos energije koji pokazuju da se B-DNK skraćuje za 24% u zaustavljenom ("zgnječenom") međuproduktu A-forme.[13][14] U ovom modelu, hidroliza ATP-a se koristi za pokretanje konformacijskih promjena proteina koje alternativno dehidriraju i rehidriraju DNK, a ciklus skraćivanja/produženja DNK je povezan s ciklusom hvatanja/otpuštanja proteina-DNK kako bi se stvorilo kretanje naprijed koje pomiče DNK u kapsidu.