2-2. DNAの構造変化

https://gyazo.com/c46126ed3d416a19ff66aa9dd02da825

1) 一本鎖と二本鎖の間の変換

変性とアニール

二本鎖状態を維持しているDNAの水素結合は熱などで簡単に切れる

https://gyazo.com/7c321c69320b48d7de25c09cd0346f6f

二本鎖核酸が一本鎖になる現象

DNAは一定の条件では100℃付近で完全に変性する

50%変性する温度

細胞内には、複製、転写、修復、組換えといったDNAダイナミズムにおいて、DNAを部分的に変性させる酵素: DNAヘリカーゼが多数存在する(e.g. 大腸菌のRNAポリメラーゼ)

変性したDNAをゆっくり冷ましたり変性剤を除くと、一本鎖DNAは元の相補鎖を見つけて結合し、二本鎖となる

二本鎖になること

アニールして元のDNAが復活する場合

アニールはRNA-RNAやDNA-RNA(ヘテロ二本鎖という)の間でも起こる

ステム-ループ構造

DNA配列の中にパリンドローム配列(回分配列, 2回転対称配列ともいう. e.g. 5'-GTCCA...TGGAC)がある場合、それを変性-リアニールさせると、1つの鎖の中にパリンドローム配列間でアニールし、その結果ステム-ループと言われる構造ができる場合がある

https://gyazo.com/26ff5cd0d931b4beddef6bee879a9ac4

RNAはDNAより構造が柔軟で、分子内で短い塩基対や非典型的塩基対(e.g. GとUの塩基対)をつくりやすく、結果として多くのステム-ループ構造が形成され、分子全体が球状に折りたたまれやすい(tRNAがよい例)

memo: トポイソメラーゼ

DNA鎖の切断と再結合によってDNAのトポロジーを変化させる酵素をトポイソメラーゼという

様々な種類の酵素があり、DNAの超らせん(二本鎖DNAがさらに捻れた状態)の形成や解消、絡まったDNA鎖の解きほぐしなどに関与する

2) 切断、剪断

https://gyazo.com/9aca8e21c5fb0f0d7b2e5ec7644d8658

二本鎖DNAの一方の鎖のリン酸ジエステル結合が切れる場合があり、切れ目をニックという

これに対し、二本鎖DNAの一方の鎖のヌクレオチドが1~数個ない状態をギャップという

切断が同一位置の両鎖に起こるとDNA分子が切断される

DNA切断は酵素でも起こるが、DNA傷害要因であるイオン化作用のある電離放射線(γ線やX線)や煮沸、力学的な力でも起こる

DNAに酸を加えるとプリン塩基が離れ(デプリネーション)、結果的にDNA鎖が不安定になって切断される]