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1 B型DNA -B型和Z型DNA

  1953年Watson和Crick在nature上發表了DNA雙螺旋模型首次簡要闡明了複雜DNA分子的二級結構,明確提出特異鹼基配對可能是遺傳物質的複製機制。要點如下:

  1.兩條反向平行的互補雙螺旋鏈,一條方向為5『→3』,另一條方向為3『→5』,圍繞同一中心縱軸,從右向上盤旋。

  2.雙螺旋磷酸-脫氧核糖主鏈在外,位於內的鹼基平面與中心軸垂直。

  3.每個鹼基相聚0.34nm,同條鏈相鄰鹼基夾角36度,每10個鹼基形成螺旋1周,螺距3.4nm。

  4.露於螺旋外的磷原子離中心軸1.0nm,易與陽離子接近。

  5.兩條鏈相互鹼基互補配對,即AT/GC,分別以2個和3個氫鍵相連。

  6.兩條單鏈之間由小溝,兩個雙鏈之間有大溝,他們在DNA雙螺旋外交替出現。

  在Watson和Crick發現DNA B型雙螺旋的同一時期,麻省理工學院的A.Rich等科學家提出了一種被稱之為Z-DNA左手螺旋,糖磷酸骨架呈鋸齒狀排列,外面只有一條溝。每個Z-DNA螺旋含有12個鹼基對,螺距為4.5nm。在高離子強度環境下,一條長的DNA片段中如有嘌呤嘧啶交替排列,即可呈Z構象。將Z-DNA雙鏈中鹼基C甲基化,有助於左手螺旋的穩定。某些證據表明Z-DNA可能影響基因的表達。

  多年來,B型DNA和Z型DNA究竟如何結合在一起,對科學家來說一直是謎。韓國成均館大學及中央大學科學家組成的課題組,採用X射線晶體結構分析法,首次獲得了這兩種DNA結合處的三維結構,並由此闡明了兩種不同結構DNA如何能夠結合的機理。

2 B型DNA -其他類型DNA比較

  幾種主要的DNA二級結構對照表

  

DNA模型螺旋方向直徑(nm)鹼基數/螺旋螺距(nm)旋轉角度/鹼基其它結構特徵存在情況
B-DNA右手2103.436º平滑旋轉梯形螺旋結構92%RH,鈉鹽,溶液和細胞中天然狀態中的DNA多以此狀態存在
A-DNA右手
112.832.7º鹼基不與中心軸垂直,呈20º傾角75%RH,鈉鹽
C-DNA

9.33.138º
66%RH,鋰鹽,可能存在於某些病毒DNA中
Z-DNA左手1.8124.5-60º主鏈中P原子連接線呈鋸齒形,似「Z」字,分子細長伸展,鹼基對偏離中心軸而靠近外側,螺旋表面只有小溝,無大溝在一定條件下右旋DNA可轉變為左旋,DNA左旋化可能與致癌、突變及基因表達調控有關
另外還有D型和E型等,研究少一些。DNA二級結構也還存在三股螺旋DNA,三股螺旋DNA存在於基因調控區和其他重要區域,因此具有重要生理意義。

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