ukleinsavak Szerkezeti hierarchia ukleinsavak építőkövei Pirimidin Purin Pirimidin Purin Timin (T) Adenin (A) Adenin (A) Citozin (C) Guanin (G) DS bázisai bázis Citozin (C) Guanin (G) RS bázisai bázis foszfát Dezoxirobóz foszfát Ribóz DS nukleotid RS nukleotid 1
dezoxiadenozin nukleozid glikozidos kötés nukleotid Dezoxiadenozin-5 -monofoszfát ukleinsavak szerkezete Szerkezeti hierarchia Elsődleges szerkezet: z nukleotid szekvencia - milyen nukleotidok, milyen sorrendben kapcsolódnak egymáshoz 5 -vég 3C P - C2 2 P - C2 2 P - C2 P - C2 Timin Adenin Citozin Guanin 2 3 -vég 2
A másodlagos szerkezet megismerése Chargaff szabályok 1947-50 1. % adenin = % timin; % citozin = % guanin (DS-ben) Felmerül a báziskomplementaritás duplex szerkezet gondolata 2. [A + T]/[C + G] nem szüségszerűen 1.0 Erwin Chargaff 1905-2002 3. [purin (A, G)] / [pirimidin (C, T)] =1 (DS-ben) 4. RS-ben 1 és 2 sem érvényes; A U; G C Az RS egyszálú Rosalind Franklin 1920-1958 Röntgenszórással bizonyították, hogy - a DS dupla szálú, helikális szerkezetű - azonos vastagságú a lánc teljes hosszában - periodicitása 0.34 nm 1953 Maurice Wilkins 1916-2004 3
1953 kettős hélix obel-díj 1962 Francis Crick, 1916-2004 James D. Watson, 1928- DS másodlagos szerkezet a két lánc antiparallel pirimidinnel szemben purin van hidrogén-kötésekkel kapcsolódnak a szemközti bázisok Cukor-foszfát gerinc 4
DS másodlagos szerkezet bal menetes jobb menetes jobb menetes hélix A hélix jellemző paraméterei 5
DS másodlagos szerkezetet befolyásoló szerkezeti elemek 3C P - C2 2 P - C2 2 P - C2 P - C2 2 A 2-dezoxi-D-ribóz téralkata (A gyűrű síkja fölötti C atom szerint) * * c 2 -endo * * c 3 -endo DS másodlagos szerkezetet befolyásoló szerkezeti elemek 3C P - C2 2 P - C2 2 P - C2 P - C2 2 A cukor és a bázis gyűrűjének egymáshoz viszonyított helyzete A β-glikozidkötéshez kapcsolódó konformerek 6
B-DS Watson-Crick-modellnek megfelelő forma -glikozidos kötés konformációja: anti kis árok - dezoxi-ribóz konformációja: C2 -endo - jobb menetes hélix - bázissíkok távolsága: 0,34 nm - hélix menetmagassága: 34nm nagy árok - bázissíkok dölési szöge: 6º - bázisok elfordulási szöge 36º - a hélix átmérője: 2 nm További nevezetes helikális formák Z-DS A-DS Paraméter Z-DS B-DS A-DS hélix menete bal jobb jobb bázispár/menet 12 10 (10.5) 11 bázissíkok távolsága (nm) 0.37 0.34 0.25 hélix menetmagassága (nm) 4.5 3.4 2.8 bázissíkok dölési szöge(º) 7-6 20 bázisok elfordulási szöge (º) -30 36 33 hélix átméröje (nm) 1.8 2 2.3 7
További nevezetes helikális formák Z-DS glikozidos kötés konformációja Z-DS B-DS A-DS da, dt, dc anti anti anti dg syn anti anti dezoxi-ribóz konformációja da, dt, dc C2 -endo C2 -endo C3 -endo dg C3 -endo C2 -endo C3 -endo A-DS Az örökítőanyag szerveződése a sejtmagban DS harmadlagos szerkezet - nukleoszóma iszton oktamer 1 hiszton http://proteopedia.org/wiki/index.php/ucleosomes 8
Az örökítőanyag szerveződése a sejtmagban 30 nm kb. 50-szeres DS rövidülés nukleoszóma A 30 nm-es szolenoid modell két nézete A nukleoszómákat a 1 hiszton kapcsolja össze 30 nm-es szolenoid tekerccsé, amiben csavarulatonként hat nukleoszóma helyezkedik el. DS harmadlagos szerkezet - szuperhelicitás A kettős szál feltekeredése önmaga körül a hélix tengelye kettős hélix a hélix tengelye szupertekercs 9
DS harmadlagos szerkezet - szuperhelicitás A kettős szál feltekeredése önmaga körül minden genomban megtalálható negatív szupertekercs pozitív biológiai szerepe még kérdéses 2 1 3 Linking number (L) : a két szál egymás körüli tekeredéseinek száma 4 Twist (T) : egyik szál csavarodása a másik körül (itt: L=T=4) L=T+W Wristh (W): a duplex tengelyének csavarodása a térben 10
2 nm 11 nm 30 nm 300 nm 1400 nm mrs másodlagos szerkezete 11
A DS szerkezet stabilitása DS másodlagos szerkezetet befolyásoló szerkezeti elemek Bázisok delokalizált elektronjainak kölcsönhatása egatív töltésekből eredő taszítás A DS szerkezet stabilitása 1. idrogén-híd -hozzájárul j a másodlagos szerkezet kialakításához (pl. kettős hélix, RS másodlagos szerkezete) -hozzájárul a másodlagos szerkezet stabilitásához 2. idrofób kölcsönhatások - a bázisok aromás gyűrűi közötti kölcsönhatások hozzájárulnak a S-ak stabilitásához - maximálisak a kettős szálú DS-ben 12
A DS optikai tulajdonságai A nukleinsavak bázisaik révén fényt abszorbeálnak UV tartományban 0.4 ia Abszorbanc 0.2 A nukleinsavak k elnyelési lé maximuma 260 nm ipokróm effektus 0.0 250 300 350 400 hullámhossz (nm) Egyes szál Jl Jelenség: a kettős kttő hélixben a bázisok abszorbanciája b kisebb, mint az egyes szálak vagy az egyedi bázisok abszorbanciájának összege ka: az egymás fölötti bázisok delokalizált elektronjainak kölcsönhatása csökkenti a fényelnyelés lehetőségét Kettős hélix A DS optikai tulajdonságai ipokróm effektus felhasználása a szerkezetvizsgálatban bancia abszorb Kettős hélix Egyes szál random feltekeredése őmérséklet ( C) 13
DS kapcsolatai Ionok és vízmolakulák DS fragmentumhoz kapcsolódó Mg-ion és hidrátburka Felszíni struktúrákhoz kötődő fehérjék Speciális szerkezeti elemhez kacsolódó transzkripciós faktor Tumorgátló hatású p53 génhez kapcsolódó fehérje 14
Interkalálódó gyógyszerek, vegyszerek Interkalálódó pszoralen molekula A-T bázispárok közé interkalálódó etidium 15