Pitanje:
Kakve implikacije nedostaje 2'-OH na sposobnost DNA da tvori 3D strukture?
Mad Scientist
2011-12-22 19:21:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kemijska razlika između RNA i DNA nedostaje 2'-hidroksilna skupina u nukleotidima koji grade DNA. Glavni učinak te promjene za koju znam je veća stabilnost DNA u usporedbi s RNA. Ali zanima me ima li ta razlika značajne implikacije na sposobnost DNA da tvori složene, trodimenzionalne strukture.

Poznato je da RNA može iz složenih tercijarnih struktura i funkcionira kao ribozim. Jasno je da ima sposobnost stvaranja širokog spektra struktura i može katalizirati razne kemijske reakcije.

Koliko znam, nisu poznate katalitičke DNA koje prirodno nastaju. Ali u laboratoriju je stvoren niz sintetičkih DNA enzima, tako da je općenito moguće da DNA tvori katalitičke strukture (vidi Breaker i Joyce 1994 za prvi stvoreni DNA enzim).

Zanima me znači li nedostajući 2'-OH da DNA ima manji potencijal za stvaranje složenih struktura u usporedbi s RNA? Pretpostavljam da to mijenja sposobnost stvaranja vodikovih veza, ali ne znam bi li značajno smanjilo potencijalne strukture koje bi DNA mogla usvojiti.


Breaker RR, Joyce GF; (Prosinac 1994.). "DNA enzim koji cijepa RNA". Chem Biol. 1 (4): 223–9

četiri odgovori:
#1
+13
Aleksandra Zalcman
2012-01-02 06:24:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kako bih bio siguran da ne uspoređujem jabuke i kruške, moj (pokušaj) odgovora na pitanje podijelit će se na dva dijela: usporedba jednostrukih nukleinskih kiselina i dvolančanih.

Jednostruka lančana DNA i RNA

I DNA i RNA mogu tvoriti jednolančane složene tercijarne strukture u kojima su elementi sekundarne strukture povezani van van Waalsovim kontaktima i vodikove veze. Prisutnost 2'-hidroksilne skupine čini da ribozni prsten preferira različite konformacije od deoksiriboze u DNA. Također, budući da je 2′-OH ostatak i donor i akceptor vodika, on pruža RNA veću fleksibilnost za stvaranje 3D složenih struktura i stabilnost kako bi ostala u jednoj od ovih konformacija . Kao što Aleadam primjećuje, ovaj rad pokazuje da tRNA i njezin DNK analog tvore slične tercijarne strukture premda tDNA nije toliko stabilna kao tRNA:

Stoga tvrdimo da je globalna konformacija nukleinskih kiselina prvenstveno je diktirana interakcijom purinskih i pirimidinskih baza s atomima i funkcionalnim skupinama zajedničkim i RNA i DNA. U ovom pogledu, 2-hidroksilna skupina, barem u tRNA, je pomoćno strukturno obilježje čija je uloga ograničena na poticanje lokalnih interakcija, koje povećavaju stabilnost određene konformacije.

Ovi autori također pokazuju da je barem jedna petlja u analogu tDNA osjetljivija na cijepanje restrikcijskom endonukleazom. U ovom području tRNA ima molekulu vode koja je vodik vezana za 2'hidroksilnu skupinu.

Nisam mogao pronaći više takvih zanimljivih usporedbi u literaturi.

Dvolančana DNA i RNA

I DNA i RNA mogu tvoriti dvolančane strukture. Opet, konformacija šećera određuje oblik zavojnice: za zavojnicu DNA to je obično B-oblik, dok spiralna RNA oblikuje A-geometriju u gotovo svim uvjetima. U RNA helixu nalazimo ribozu pretežno u C3'- endo konformaciji, jer 2'-OH sterilno favorizira C2'-endo konformaciju, neophodnu za geometriju B-oblika.

Fiziološki značaj

dsRNA i ssDNA često daju signal stanici da nešto nije u redu. dsRNA se naravno vidi u normalnim procesima poput interferencije RNA, ali također može zaustaviti sintezu proteina i signalizirati virusne infekcije (usp. dvolančani RNA virusi). Slično tome, ssDNA je mnogo sklonija razgradnji od dsDNA, često signalizira oštećenje DNA ili infekcije jednolančanim DNA virusima i izaziva staničnu smrt. Stoga je, zbog njihovih funkcija, u normalnim uvjetima DNA 3D struktura uglavnom dvolančana spirala, dok RNA ima jednolančanu, "protein-sličnu", složenu 3D strukturu.

Ovaj je odgovor netočan iz različitih razloga. Kao prvo, donosi procjenu da je RNA fleksibilnija. Nije; DNA je. Stoga je uloga opisana u radu Aleadam minimalna. Komentari o degradaciji nemaju puno veze sa sposobnošću usvajanja 3D struktura. To je više odraz prisutnosti specifičnih obrambenih mehanizama putem DNaza i RNaza.
#2
+6
Aleadam
2011-12-22 23:54:51 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ovo nije moje područje pa riskiram pogrešan / nepotpun odgovor ovdje, ali rekao bih da je kritična razlika gotovo potpuna pojava dvolančane DNA koja isključuje stvaranje tercijarnih struktura u jedno lančana RNA, umjesto razlike 2'OH. Zapravo, i prateći vezu koju ste objavili, autori u uvodu čak komentiraju da:

"Dobro je poznato da jednolančana DNA može poprimiti zanimljive tercijarne strukture. TRNA i njezina DNA analogni oblik vrlo slične strukture [9] ".

Nisam slijedio navod 9 [Paquette et al (1990), Eur. J. Biochem. 189,259-265], ali čini se da tom rečenicom odgovaraju na vaše pitanje. U osnovi, vjerojatno nema većih implikacija.

#3
+3
bobthejoe
2012-01-23 16:40:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Odgovor se u potpunosti krije u termodinamičkoj stabilnosti koja se postiže postojanjem 2'-OH. Kao što je spomenula Aleksandra, RNA će usvojiti samo C3'-endo konformaciju, dok DNA prihvaća i C2'-endo i C3'-endo. Učinkovito, to čini DNA lanac fleksibilnijim, a ne RNA. Pritom će jednolančani DNA oligomer moći usvojiti više stanja.

Stvaranje spirala DNA / RNA dominantno je entalpijsko . Kada se heliks formira, RNA će usvojiti samo helikopter A-oblika, gdje će DNK prihvatiti i A-oblik i B-oblik. Iako postoji više mogućih konformacija za DNK, smanjenje entropskog

Iz tih razloga to je mnogo češće pa pogledajte strukturirane ribozime i nekodirajuće RNA u prirodi iako je fizički moguće proizvesti DNA enzime. Opet, jedan od mnogih razloga zašto hipoteza o RNA svijetu ima smisla.

#4
-1
ChemWizzard
2016-05-23 22:38:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

OH skupina na dva položaja djeluje kao nukleofilni katalizator za cijepanje RNA ili DNA ako je imala takvu skupinu. Budući da DNA treba ostati netaknuta tijekom cijelog života stanice, bilo bi katastrofalno kad bi se cijepila zbog 2'OH skupine. S druge strane, RNA se brzo cijepa prema potrebi stanice, bez štetnih posljedica na genetski kod stanica, tako da može imati OH skupinu.-chem major

Dobrodošli u BiologySE ... uvijek cijenimo neke reference (čak i ako su neke druge web stranice) u prilog odgovoru, a na drugim mjestima pojedinci mogu otići na daljnje čitanje.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...