Z-ДНК, Z-форма ДНК
Z-форма ДНК (Z form of DNA, Z-DNA) — зигзагообразная форма левосторонней спирали ДНК с диаметром 18 ангстрем в участках, состоящих, как правило, из поочередно расположенных пуринов и пиримидинов (напр., 5'-ЦГЦГЦГЦГ-3' или 3'-ГЦГЦГЦГЦ-5'); может быть мишенью для некоторых ДНК-связывающихся белков (напр., ADAR1, E3L) и др. химических соединений. В отличие от B-ДНК, Z-ДНК обладает высокой антигенностью.
Итак, Z-форма ДНК - левоспиральная (в отличие от A-ДНК и B-ДНК ) конформация ДНК. Она была открыта в 1979 г. при исследовании структуры гексануклеотида d(CG)3 ( Wang A.H.-J. ea, 1979 ). Если полинуклеотид poly(dG-dC) поместить в водный раствор с высокой концентрацией MgCl2, NaCl или спирта, то образуется левая двойная спираль Z-ДНК . Повторяющейся единицей спирали является не пара нуклеотидов, а двойка соседних пар. В каждой из комплементарных нитей Z-ДНК происходит чередование син- и анти-конформаций нуклеотидных звеньев, а в каждой паре оснований одно всегда находится в син-конформации относительно гликозидной связи, другое - в анти-конформации. Схематически это изображено на Рис. Чередование конформаций оснований в Z-ДНК . У этой спирали сохраняется уотсон-криковское спаривание оснований, однако у гуанозина сахар находится в С3'-эндо-конформации, основание - в син-ориентации и угол торсионного вращения относительно связи С4'-С5' (см. Полинуклеотидная цепь ) лежит в области an, тогда как для цитидина соответствующие параметры - это С2'-эндо, анти и +ск. Угол спирального вращения (т.е. угол поворота пары относительно соседней вокруг оси спирали) для Z-ДНК равен -9 или -51 градус, в зависимости от того, какой из контактов, анти-син или син-анти, реализуется в данном месте. Таким образом, на виток Z-спирали приходится 12 пар оснований.
В зависимости от условий среды образуются Z-, Zi-, Zii- и Z'-ДНК, которые составляют Z-семейство ( Drew H. ea, 1980 , Wang A.H.-J. ea, 1979 , Wang A.H.-J. ea, 1980 , Drew H.R. ea, 1978 ). Z-форму стабилизируют спермин, двухвалентные катионы и введение определенных химических модификаций .
Структура Z-ДНК представлена на Рис. Z-ДНК , а структурные параметры в следующей таблице ( Зенгер В., 1987 ):
| Тип спирали | Zi | Zii | Zf |
|---|---|---|---|
| Число оснований на виток | 12 | 12 | 12 |
| Шаг спирали,А | 44,6 | 44,6 | 43,5 |
| Угол спирального вращения, град. | -60 | -60 | -60 |
| Расстояние между динуклеотидами вдоль оси спирали, А | 7,43 | 7,43 | 7,25 |
| Наклон оснований, град. | -7 | -7 | -5 |
| Расстояние фосфатов от оси спирали, А | d(CpG) 6,3 6,1; d(GpC) 7,3 8,0 - | ||
Во всех правых комплементарных двойных спиралях ДНК и РНК (за исключением "В-ДНК с чередованием конформаций") все фосфаты полинуклеотидной цепи эквивалентны, т.е. расположены на одном и том же расстоянии от оси спирали и имеют одинаковое химическое окружение. В противоположность этому левая закрученность полинуклеотида poly(dG-dC) с чередующейся последовательностью приводит к тому, что расстояние фосфата у d(CpG) до оси спирали ("фосфатный" радиус спирали) оказывается меньше (около 6,2 А), чем у фосфата d(GpC) (около 7,6 А). Поскольку "фосфатный" радиус спирали меняется, принимая попеременно два разных значения, а соседние сахара "смотрят" в противоположные стороны, линия, последовательно соединяющая атомы фосфора в цепи, перестает быть гладкой, как в двойных спиралях с эквивалентными нуклеотидами, и приобретает зигзагообразный вид. Отсюда и название Z-ДНК ( Wang A.H.-J. ea, 1979 ).
У левых двойных спиралей есть только минорный желобок , через который проходит ось спирали: этот желобок глубокий и узкий и с двух сторон ограничен фосфатными группами. Область главного желобка заполнена атомами С5 цитидина и N7, С8 гуанина.
Z-ДНК, вероятно, имеет определенное биологическое значение. Она обнаружена в хромосомах дрозофилы и, возможно, участвует в регуляции сверхспирализации ДНК ( Santella R.M. ea, 1981 ).
Переход в Z-форму (смотри B-Z переход ) лучше всего регистрируется по изменению спектра кругового дихроизма в области ближнего ультрафиолета ( Рис. Спектры КД В- и Z-форм ДНК ). Другой метод регистрации Z-ДНК согласованными изменениями всех тор ионных углов.
Смотрите также:
