DNA超螺旋

DNA超螺旋(英文:DNAsupercoil)是指双螺旋环状DNA扭转后进一步扭转,结构与电话线扭转后的样子相似。超螺是指螺旋形态的结构再次被螺旋缠绕。对于DNA来说,本来就是双股螺旋的结构,如果再次缠绕成螺旋形,那就叫超级螺旋。正常的DNA保持在超螺旋状态,DNA从细胞中提取时也保持在超螺旋结构中。DNA保持超螺旋状态的方法是减少旋转数量。减少旋转数,引入结构张力,DNA产生超螺旋,缓解张力。超级螺旋的产生是因为结构性的张力导入DNA,为了减少张力,进一步缠绕成双螺旋。(这里引入张力的前提是,在连续变形中,DNA扭转的数量减少,但碱基数量不变时,所有旋转中碱基数量增加,与普通BDNA的10.5碱基/旋转不同,张力被引入结构。请注意,这里的前提不包括非连续变形。非连续变形是因为双股断裂,碱数减少,在这里讨论的前提是碱数不变的情况下,旋转数减少,张力增加。)拓扑酵素的作用原理是切断放松状态的DNA后,移位、粘合,将张力引入螺旋中,形成超螺旋。拓扑酶的引入张力有减少连续数量或增加连续数量的方法。拓扑酶有两种:第一种主要减少一个连续数,第二种主要减少两个连续数。例如,放松状态的DNA通过某种方法增加两个连续数,导入张力,形成双螺旋结构时,打开双螺旋结构时,第二型拓扑酶减少两个连续数,每次旋转中碱数恢复放松时的碱数,恢复放松状态。机制方面,拓扑酵素由原本右手螺旋的DNA导入右手螺旋或左手螺旋的旋转而增加或减少连续数量。对于细胞的DNA来说,在两种拓扑酶的控制下,放松状态和超螺旋状态随时变化。但当DNA需要自我复制或翻译时,必须处于放松状态。因此,拓扑酶的控制对DNA的功能运行有重要影响。与DNA双螺旋转向相同的扭转称为正超螺旋,反之称为负超螺旋。是三级结构。DNA超级螺旋有绞线超级螺旋和超级螺旋两种存在形式。绞线是由DNA从细胞中独立形成的超级螺旋状态,螺旋式是DNA在染色质中维持的超级螺旋状态。其中螺管式缠绕更加紧密,需要蛋白质的辅助-染色质中组蛋白。拓扑酵素对DNA双螺旋结构的形成和放松起着至关重要的作用,换句话说,它对DNA的表现和自我文案有控制作用。因此,许多药物被开发成拓扑酶的抑制剂,可用作抗生素和抗癌药物。


怀特公式

扭转数(Ttwisting number)绞拧数(Wwrithing number)与环绕数(LLinking number)之间的关系可写成:

 

L = T + W

其中,L(环绕数)定义为当一个环状双螺旋DNA分子平铺在平面时,一条链跨越另一条链的次数,T(扭转数),指一条链绕双螺旋假想轴缠绕的圈数,W(缠绕数)亦称为超螺旋数(Number Of Turns Of Superhelix

 

一般情况下,大多数生物体的DNA是负超螺旋。



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