ساختار سوم DNA (بخش اول)

ساختار اول DNA شامل ترادف نوکلئوتیدی، ساختار دوم شامل مارپیچ دو رشته ای و ساختار سوم ساختار فراپیچیده یا سوپرکویل است. ساختار سوم در اثر ایجاد فشار، اتصال برخی از پروتئین ها از جمله توپوایزومرها، هیستونها، داروها و شرایط خاص دیگر بوجود می آید.

Topoisomeras:

توپوایزومرها می توانند فرم و شکل هوایی مولکول DNA را تا حدودی عوض کنند.

باز شدن دو رشته مولکول DNA در اثر Supercoil هایی است که می توانند به وجود بیاید و Supercoil منفی از موارد مهمی است که باز شدن دو رشته را تسهیل می کند. به خصوص در یوکاریوت ها زمانی که پروموتر خیلی بزرگ است و برای این که بتواند باز شود لازم است که Supercoil منفی به وجود بیاید. در یوکاریوت ها و پروکاریوت ها وقتی که مولکول DNA به صورت Supercoil است، فشاری که به مولکول DNA می آید می تواند دو رشته را در جای جای مولکول DNAباز کند. مولکول DNA خیلی فشرده است و هم در جهت منفی و هم در جهت مثبت Coil هایی را دارد و برای همین همیشه تحت فشار است و این تحت فشار بودن باعث می شود مولکول DNA در بعضی از قسمت ها باز شود.

DNA Degradation: اگر باز شدن دو رشته مولکول DNA در جاهای زیادی از مولکولDNA اتفاق بیافتد، می تواند باعث تخریب مولکول DNA و شکسته شدن شود.

سلولها از Topoisomeras ها استفاده می کنند تا بتوانند مولکول DNA را به حالت اول برگردانند و مجددا مارپیچ به وجود آید. Topoisomeras I در تک رشته مولکول DNA این کار را می تواند انجام دهد و Topoisomeras II می تواند دو رشته مولکول DNA را هم بشکند و هم دوباره به حالت اول برگرداند. Topoisomeras I تک رشته مولکول DNA را می برد و به هم وصل یا باز می کند.

Topoisomeras I به تک رشته مولکول DNA وصل می شود و این وصل شدن در منطقه حساسی که دارای tyrosine (جایگاه فعال تیروزین) است انجام می شود. نزدیک به این جایگاه فعال یک آمینو اسید بازی هم هست که یک هیدروژن می گیرد و بعد اکسیژن منفی به وجود می آید و این اکسیژن منفی به فسفر حمله می کند و در مرحله بعد OH منفی آزاد با این هیدروژن ترکیب می شود و کربن ’5 دزوکسی ریبوز که وصل به اکسیژن منفی است یک هیدروژن می گیرد و به این ترتیب یک رشته مولکول DNA به دو قسمت تقسیم می شود و دو رشته از هم باز می شوند. این باز شدن شکل فضایی مولکول را نسبت به حالت قبلی تغییر می دهد. در یک طرف یک’3 فسفو تیروزین آنزیم به وجود می آید و در طرف پایین 5’ هیدروکسیل به وجود می آید. در مرحله بعد آنزیم دو رشته ای را که بریده است باز می کند و از رشته ای که بریده نشده است رد می کند و دوباره به هم وصل می کند.

همین فرایند در جهت عکس صورت می گیرد و با تغییر شکل فضایی Topoisomeras از مولکول خارج می شود و در نهایت به مولکول DNA یک پیچ اضافه می شود. به عنوان مثال اگر قبل این کار تعداد پیچ ها دو عدد بود بعد از آن 3 عدد می شود یعنی یک مارپیچ به مجموعه اضافه می شود و یا ممکن است باز شود (توسط آنزیم).

Topoisomeras II با Supercoil منفی باعث تسهیل همانند سازی می شود. Topoisomeras I به علت فشرده شدن مولکول DNA اگر در جایی دو رشته DNA از هم باز شده باشد که امکان تخریب مولکول DNA وجود داشته باشد آنرا به حالت اول بر می گرداند اما هر جایی که لازم باشد تک رشته مولکولDNA  مارپیچش باز شود و یا به حالت اول برگردد این آنزیم عمل می کند.

اگر مولکول DNA داشته باشیم که Linking Number آن 55 باشد، بعد از آن که Topoisomeras I عمل کرد Linking Number آن 56 می شود.

خلاصه :