Kľúčový rozdiel medzi pozitívnym a negatívnym supercoiling DNA je v tom, že počas pozitívneho supercoilingu DNA je vlákno DNA navinuté v porovnaní s uvoľneným stavom, zatiaľ čo počas negatívneho supercoilingu DNA je vlákno DNA v porovnaní s uvoľnený stav.
Supercoiling DNA je miera skrútenia vlákna DNA (nadvinutého alebo podvinutého) a určuje mieru napätia vlákna. Topoizomerázy sú enzýmy, ktoré uľahčujú a regulujú supercoiling DNA na zlepšenie replikácie a transkripcie DNA. Sú prítomné vo všetkých bunkách, vrátane baktérií a ľudí. Supercoiling DNA je dôležitý pre mnohé bunkové procesy, ako je zhutňovanie DNA a expresia génov, prostredníctvom regulácie prístupu ku genetickému kódu. Existujú dva typy DNA supercoiling ako pozitívne supercoiling a negatívne supercoiling.
Čo je pozitívny supercoiling DNA?
Pozitívne supercoiling DNA je proces, pri ktorom je vlákno DNA navinuté v porovnaní s uvoľneným stavom. K tomu dochádza, keď je dvojzávitnicová konformácia DNA (pravotočivá) pevnejšie skrútená (navinutá v pravotočivom režime), kým sa špirálová štruktúra nedeformuje a nevyvinie sa do úrovne „uzla“.
Obrázok 01: Supercoiling DNA
Matematické rovnice vypracúvajú pozitívne supercoiling DNA. DNA nie je pozitívne supercoiled počas normálnych stavov, ale vyskytuje sa iba počas bunkových procesov, napríklad na uľahčenie mitózy, kde sú duplikované sesterské DNA segregované do dcérskych buniek počas interfázy vo vývoji a udržiavaní topologicky asociovaných domén. Tieto domény sú TAD. Okrem toho sa počas zostavovania mitotických chromozómov ukázalo, že kondenzín indukuje pozitívne supercoiling DNA. Kondenzácia je veľký proteínový komplex, ktorý hrá hlavnú úlohu pri zostavovaní mitotických chromozómov a indukuje pozitívne supercoiling spôsobom závislým od hydrolýzy ATP.
Čo je negatívny supercoiling DNA?
Negatívne supercoiling DNA je proces, pri ktorom je vlákno DNA pod ranou v porovnaní s uvoľneným stavom. K tomu dochádza, keď je dvojzávitnicová konformácia DNA (ľavá) skrútená ľahšie (pod ranou v ľavostrannom režime), kým sa špirálová štruktúra neuvoľní viac ako normálna uvoľnená B forma DNA. Uľahčuje replikáciu a transkripciu DNA prostredníctvom topoizomerázových enzýmov.
Obrázok 02: Negatívna supercoiling DNA
Supercoiling DNA vytvára dva typy štruktúr nazývaných plektoném alebo toroid. Niekedy to môže byť kombinácia oboch. Počas negatívneho supercoilingu DNA molekula DNA vytvorí buď dvojzačiatok pravotočivej špirály s koncovými slučkami (plektoném) alebo jednozačiatok ľavotočivej špirály (toroid). Plektonémy sú v prírode bežnejšie, najmä u baktérií.
Aké sú podobnosti medzi pozitívnym a negatívnym supercoilingom DNA?
- Pozitívna a negatívna supercoiling DNA je prítomná vo všetkých organizmoch (od baktérií až po ľudí)
- Oba procesy menia tvar reťazca DNA.
- Ovplyvňujú dvojzávitnicovú štruktúru DNA.
- Okrem toho sú oba mechanizmy dôležité pre uľahčenie mnohých bunkových funkcií.
- Enzýmy kontrolujú pozitívne a negatívne supercoiling DNA.
Aký je rozdiel medzi pozitívnym a negatívnym supercoilingom DNA?
Kľúčový rozdiel medzi pozitívnym a negatívnym supercoilingom DNA je ten, že počas pozitívneho supercoilingu DNA je vlákno DNA navinuté v porovnaní s uvoľneným stavom, zatiaľ čo počas negatívneho supercoilingu DNA je vlákno DNA v porovnaní s uvoľnený stav. DNA väčšiny organizmov je v normálnom stave negatívne supercoiled. K pozitívnemu supercoilingu dochádza iba počas určitých bunkových funkcií. Okrem toho k pozitívnemu supercoilingu DNA dochádza smerom k pravej strane, zatiaľ čo k negatívnemu supercoilingu DNA dochádza smerom k ľavej strane.
Nižšie uvedená infografika predstavuje rozdiely medzi pozitívnym a negatívnym supercoiling DNA v tabuľkovej forme na porovnanie vedľa seba.
Zhrnutie – Pozitívna verzus negatívna supercoiling DNA
Supercoiling DNA je dôležitý v mnohých bunkových procesoch, ako je zhutňovanie DNA a expresia génov, prostredníctvom regulácie prístupu ku genetickému kódu. Tiež uľahčuje a reguluje supercoiling DNA na zlepšenie replikácie a transkripcie DNA. Kľúčový rozdiel medzi pozitívnym a negatívnym supercoilingom DNA je v tom, že počas pozitívneho supercoilingu DNA je vlákno DNA navinuté v porovnaní s uvoľneným stavom, zatiaľ čo počas negatívneho supercoilingu DNA je vlákno DNA v porovnaní s uvoľneným stavom navinuté. Oba procesy supercoilingu daného vlákna sú spracované matematickým vzorcom. Oba procesy sa porovnávajú s referenčným stavom známym ako uvoľnený stav DNA alebo uvoľnená forma B DNA.
