Z-DNA
Z-DNA ist eine von verschiedenen möglichen Strukturformen der DNA. Es handelt sich dabei um eine linksgängige Doppelhelix (im Gegensatz zu der in der Natur üblichen B-Form, welche eine rechtsgängige Helix bildet). Vermutlich ist die Z-DNA zusammen mit der A- und der B-DNA eine der drei biologisch aktiven DNA-Formen.
Geschichte
Die Z-DNA wurde im Jahr 1979 als erste kristalline DNA-Struktur von Alexander Rich, Andrew Wang und Mitarbeitern am MIT entdeckt[1] (siehe Röntgenbeugung). Jedoch wurde erst im Jahr 2005 über eine Kristallstruktur berichtet, welche Z-DNA direkt in einer Verbindung mit B-DNA zeigt und so Hinweise auf eine biologische Aktivität von Z-DNA liefert.[2]
Struktur
Der Name Z-DNA leitet sich vom zickzackartigen Verlauf des Zucker-Phosphat-Rückgrates ab. Die Struktur ist aber im Vergleich zu der rechtsgängigen B-DNA sehr verschieden. Denn die Z-DNA ist linksgängig und hat eine Struktur, die sich alle zwei Basenpaare wiederholt (Dimere). Allerdings ist die Z-DNA eine metastabile Konformation der DNA und wird nur unter bestimmten Umständen eingenommen (wie z. B. alternierende Pyrimidine/Purine, hoher Salzkonzentration oder DNA supercoiling).
Funktion
Es wird vermutet, dass Z-DNA u. a. eine Rolle während der DNA Transkription spielt, wenn besonders viel supercoiled DNA vorliegt.[2] Außerdem wurde beobachtet, dass das vermutliche Vorliegen von Z-DNA mit Transkriptionsaktivität zusammenfällt und es wurde postuliert, dass Z-DNA bei der Regulation der Transkription eine Rolle spielt.[3]
Strukturinformationen der drei DNA-Formen, die biologisch relevant sein könnten
(B-DNA ist die in der belebten Natur häufigste Form)
| Strukturmerkmal |
A-DNA |
B-DNA |
Z-DNA |
| helikaler Drehsinn |
rechts |
rechts |
links |
| Durchmesser |
~26 Å |
~20 Å |
~18 Å |
| Basenpaare pro helikale Windung |
11.6 |
10.0 |
12 (6 Dimere) |
| Helikale Windung je Basenpaar (twist) |
31° |
36° |
60° (pro Dimer) |
| Ganghöhe (Anstieg pro Windung) |
34 Å |
34 Å |
44 Å |
| Anstieg pro Base |
2.9 Å |
3.4 Å |
7.4 Å (pro Dimer) |
| Neigungswinkel der Basenpaare zur Achse |
20° |
6° |
7° |
| Große Furche |
eng und tief |
breit und tief |
flach |
| Kleine Furche |
breit und flach |
eng und tief |
eng und tief |
| Zuckerkonformation |
C3'-endo |
C2'-endo |
Pyrimidine: C2'-endo
Purine: C3'-endo |
| Glykosidische Bindung |
anti |
anti |
Pyrimidine: anti
Purine: syn |
Siehe auch
Quellen
- ↑ Wang AHJ, Quigley GJ, Kolpak FJ, Crawford JL, van Boom JH, Van der Marel G, Rich A: Molecular structure of a left-handed double helical DNA fragment at atomic resolution. In: Nature (London). 282, 1979, S. 680-686 PMID 514347
- ↑ a b Ha SC, Lowenhaupt K, Rich A, Kim YG, Kim KK: Crystal structure of a junction between B-DNA and Z-DNA reveals two extruded bases. In: Nature. 437, 2005, S. 1183-1186 PMID 16237447
- ↑ Champ PC, Maurice S, Vargason JM, Camp T, Ho PS: Distributions of Z-DNA and nuclear factor I in human chromosome 22: a model for coupled transcriptional regulation. In: Nucleic Acids Research. 32, Nr. 22, 2004, S. 6501-6510PMID 15598822
Literatur
Voet et al: Biochemistry.
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