Klíčový rozdíl mezi pozitivním a negativním supercoilingem DNA je v tom, že během pozitivního supercoilingu DNA je vlákno DNA přetočeno ve srovnání s uvolněným stavem, zatímco při negativním supercoiling DNA je vlákno DNA v porovnání s uvolněný stav.
Supercoiling DNA je míra zkroucení ve vláknu DNA (převinuté nebo podvinuté) a určuje míru napětí na vláknu. Topoizomerázy jsou enzymy, které usnadňují a regulují supercoiling DNA pro zvýšení replikace a transkripce DNA. Jsou přítomny ve všech buňkách, včetně bakterií a lidí. Supercoiling DNA je důležitý pro mnoho buněčných procesů, jako je zhutňování DNA a genová exprese, prostřednictvím regulace přístupu ke genetickému kódu. Existují dva typy DNA supercoiling jako pozitivní supercoiling a negativní supercoiling.
Co je pozitivní supercoiling DNA?
Pozitivní supercoiling DNA je proces, kdy je vlákno DNA přetočeno ve srovnání s uvolněným stavem. K tomu dochází, když je dvoušroubovicová konformace DNA (pravotočivá) pevněji zkroucena (přes navinutá v pravotočivém módu), dokud se spirálová struktura nezdeformuje a nevyvine se do úrovně „uzlu“.
Obrázek 01: Supercoiling DNA
Matematické rovnice rozvíjejí pozitivní supercoiling DNA. DNA není pozitivně supercoiled během normálních stavů, ale vyskytuje se pouze během buněčných procesů, například pro usnadnění mitózy, kde jsou duplikované sesterské DNA segregovány do dceřiných buněk během interfáze ve vývoji a udržování topologicky asociovaných domén. Tyto domény jsou TAD. Navíc se během sestavení mitotických chromozomů ukázalo, že kondenzin indukuje pozitivní supercoiling DNA. Kondenzace je velký proteinový komplex, který hraje hlavní roli při sestavování mitotických chromozomů a indukuje pozitivní supercoiling způsobem závislým na hydrolýze ATP.
Co je negativní supercoiling DNA?
Negativní supercoiling DNA je proces, kdy je vlákno DNA pod ranou ve srovnání s uvolněným stavem. K tomu dochází, když je dvojitá spirálová konformace DNA (levotočivá) zkroucená světlejší (pod ranou v levotočivém módu), dokud se spirálová struktura neuvolní více než normální uvolněná B forma DNA. Usnadňuje replikaci a transkripci DNA prostřednictvím enzymů topoizomeráz.
Obrázek 02: Negativní supercoiling DNA
Supercoiling DNA vytváří dva typy struktur nazývaných plektoném nebo toroid. Někdy to může být kombinace obojího. Během negativního supercoilingu DNA bude molekula DNA produkovat buď dvouzačátek pravotočivé šroubovice s koncovými smyčkami (plektoném) nebo jednozačátek levotočivé šroubovice (toroid). Plektonémy jsou v přírodě běžnější, zejména u bakterií.
Jaké jsou podobnosti mezi pozitivním a negativním supercoilingem DNA?
- Pozitivní a negativní supercoiling DNA je přítomna ve všech organismech (od bakterií až po lidi)
- Oba procesy mění tvar řetězce DNA.
- Ovlivňují dvoušroubovicovou strukturu DNA.
- Navíc jsou oba mechanismy důležité pro usnadnění mnoha buněčných funkcí.
- Enzymy kontrolují pozitivní a negativní supercoiling DNA.
Jaký je rozdíl mezi pozitivním a negativním supercoilingem DNA?
Klíčový rozdíl mezi pozitivním a negativním supercoilingem DNA je ten, že během pozitivního supercoilingu DNA je vlákno DNA přetočeno ve srovnání s uvolněným stavem, zatímco během negativního supercoilingu DNA je vlákno DNA pod vinutím ve srovnání s uvolněný stav. DNA většiny organismů je v normálním stavu negativně supercoiled. K pozitivnímu supercoilingu dochází pouze během určitých buněčných funkcí. Navíc pozitivní supercoiling DNA probíhá směrem k pravé straně, zatímco negativní supercoiling DNA probíhá směrem k levé straně.
Níže uvedená infografika představuje rozdíly mezi pozitivní a negativní supercoiling DNA v tabulkové formě pro srovnání vedle sebe.
Shrnutí – pozitivní vs negativní supercoiling DNA
Supercoiling DNA je důležitý v mnoha buněčných procesech, jako je kompaktování DNA a genová exprese, prostřednictvím regulace přístupu ke genetickému kódu. Také usnadňuje a reguluje supercoiling DNA, aby se zlepšila replikace a transkripce DNA. Klíčový rozdíl mezi pozitivním a negativním supercoilingem DNA je v tom, že během pozitivního supercoilingu DNA je vlákno DNA přetočeno ve srovnání s uvolněným stavem, zatímco během negativního supercoilingu DNA je vlákno DNA pod vinutím ve srovnání s uvolněným stavem. Oba procesy supercoilingu daného vlákna jsou zpracovány matematickým vzorcem. Oba procesy jsou porovnávány s referenčním stavem známým jako uvolněný stav DNA nebo uvolněná forma B DNA.
