DNA结构的多态性

DNA结构的多态性

Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构属于B型双螺旋,它是以在生理盐溶液中抽出的DNA纤维在92%相对湿度下进行X-射线衍射图谱为依据进行推测的,这是DNA分子在水性环境和生理条件下最稳定的结构。然而以后的研究表明DNA的结构是动态的。在以钾或绝作反离子,相对湿度为75%时,DNA分子的X-射线衍射图给出的是A构象,A-DNA每螺旋含11个碱基对,而且变成A-DNA后,大沟变窄、变深,小沟变宽、变浅。由于大沟、小沟是DNA行使功能时蛋白质的识别位点,所以由B-DNA变为A-DNA后,蛋白质对DNA分子的识别也发生了相应变化。

一般说来,A-T丰富的DNA片段常呈B-DNA。采用乙醇沉淀法纯化DNA时,整个过程中,大部分DNA由B-DNA经过C-DNA,最终变构为A-DNA。若DNA双链中一条链被相应的RNA链所替换,会变构成A-DNA。当DNA处于转录状态时,DNA模板链与由它转录所得的RNA链间形成的双链就是A-DNA。由此可见A-DNA构象对基因表达有重要意义。此外,B-DNA双链都被RNA链所取代而得到由两条RNA链组成的双螺旋结构也是A-DNA。除A-DNA、B-DNA螺旋外,还存在B′-DNA、C-DNA、D-DNA等,其结构参数见表15-4。

表15-4 不同右手双螺旋DNA的结构参数

双螺旋 碱基倾 碱基夹 碱基间距 螺距 每轮碱 小沟宽/nm× 大沟宽nm×
  角/(°) 角(°) /nm /nm 基数 小沟宽nm 大沟宽nm
B-DNA 0 36.0 0.337 3.4 10 0.57×0.75 1.17×0.85
C-DNA 6 38.0 0.331 3.1 9.3 0.48×0.79 1.05×0.75
D-DNA   45.0 0.303     0.13×0.67 0.89×0.58
A-DAN 20 32.7 0.256 2.8 11 1.10×0.28 0.27×1.35

总之,DNA的双螺旋结构永远处于动态平衡中,DNA分子构象的变化与糖基和碱基之间空间相对位置有关。