Триплексные структуры ДНК
Тройная спираль ДНК представляет собой комплекс уотсон- криковской двойной спирали (смотри ДНК и РНК ) с третьей одноцепочечной нитью ДНК, которая укладывается в ее большой желобок. Впервые тройные спирали были обнаружены более 30 лет назад ( Felsenfeld G. ea, 1957 ). В первых исследованиях, относящихся к тройным спиралям, было продемонстрировано, что некоторые гомопурин-гомопиримидиновые двунитевые полинуклеотиды способны осуществлять структурный переход с образованием трехнитевой структуры , содержащей одну гомопуриновую и две гомопиримидиновые нити (Py-Pu-Py триплекс) ( Riley M. ea, 1966 , Morgan A.R. and Wells R.D., 1968 , Lee J.S. ea, 1979 ). Кроме того, были обнаружены тройные спирали, состоящие из одной гомопиримидиновой и двух гомопуриновых нитей (Py-Pu-Pu триплекс) ( Lipsett M.N., 1964 , Broitman S.L. ea, 1987 ).
Структура триплексов представлялась следующим образом: уотсон-криковские связи в двойной спирали сохраняются, а осно- вания третьей нити образуют водородные связи с пуринами двойной спирали. Этот тип связей назвали хугстиновским , Hoogsteen K., 1963 ( в случае Py-Pu-Pu триплексов - обратным хугстиновским , Mirkin S.M. and Frank-Kamenetskii M.D., 1994 ).
Составляющие блоки Py-Pu-Py триплексов - это канонические изоморфные CGC+ и TAT триады (см. Рис. Триада ТАТ и Рис. Триада CGC ). Триада CGC+ требует протонирования N3 положения цитозина, поэтому для стабильности триплексов такого типа необходимы низкие рН ( Morgan A.R. and Wells R.D., 1968 , Lee J.S. ea, 1979 ).
Каноническими триадами Py-Pu-Pu триплексов считаются изоморфные CGG и TAA триады ( Рис. Триада ТАА и Рис. Триада CGG ) ( Broitman S.L. ea, 1987 , Kohwi Y. and Kohwi-Shigematsu T., 1988 , Bernues J. ea, 1989 ). Однако, не вполне изоморфная им триада TAT также может быть инкорпорирована ( Beal P.A. and Dervan P.B., 1991 ) в состав Py-Pu-Pu триплексов. Таким образом, последовательность двойной спирали, участвующей в образовании этого вида триплексов, уже нельзя отнести к гомопурин-гомопиримидиновой, так*же, как и последовательность третьей нити. Название этого класса триплексов сложилось исторически и, по-прежнему, употребляется, хотя не вполне соответствует составу триад. Существенным свойством Py-Pu- Pu триплексов является зависимость их стабильности от присутствия двухзарядных ионов, причем для стабилизации триплексов разной последовательности необходимы различные ионы ( Malkov V.A. ea, 1993 , Panyutin I.G. ea, 1989 , Kohwi Y., 1989 ). Поскольку для образо- вания Py-Pu-Pu триплексов не требуется протонирования входящих в их состав нуклеотидов, такие триплексы могут существовать при нейтральных pH.
Химически гомологичные цепи как в Py-Pu-Pu, так и в Py-Pu-Py триплексах, находятся в антипараллельной ориентации ( Kohwi Y. and Kohwi-Shigematsu T., 1988 , Malkov V. ea, 1993 ). Это в дальнейшем было подтверждено данными ЯМР спектроскопии ( Haner R. and Dervan P.B., 1990 , Radhakrishnan I. ea, 1991 ). Смотри Антипараллельные тройные спирали .
До середины 80-х годов триплексы мало изучали, несмотря на то, что было известно, что одиночные триады играют определенную роль в стабилизации пространственной структуры тРНК ( Cantor C.R. and Schimmel P.R., 1980 ). Интерес к тройным спиралям значительно возрос после открытия в 1986 году необычной структуры ДНК - H-формы , возникающей в сверхспирализованных плазмидах (смотри Рис. Структура внутримолекулярных триплексов (Н-формы) ), содержащих гомопурин-гомопиримидиновые участки, представляющие собой зеркальный повтор ( Lyamichev V.I. ea, 1986 , Mirkin S.M. ea, 1987 ). Основным компонентом Н-формы является триплекс, в котором задействована половина гомопурин- гомопиримидинового участка в виде двойной спирали и одна из нитей другой половины этого участка, которая укладывается назад в большую бороздку . При этом вторая нить остается в одноцепочечном состоянии.
Смотрите также:
