Цис, Транс, Син, Анти
В Z-DNA, полученной в лаборатории Александра Рич на dG-dC последовательности, симметрия пары противоречила симметрии сахаров: сахара были локально направлены параллельно, но пара требовала антипараллельной ориентации цепей. Противоречие возникало из-за син-ориентации N-гликозидной связи пуринового нуклеотида (G) и разрешалось через динуклеотидную повторяющуюся единицу левоспиральной структуры ДНК.
Однако, можно было бы построить параллельную ДНК для двух нитей, одна из которых, пуриновая, была бы в син-конформации, а другая, пиримидиновая, - в анти. Вот из такой (же, что и в Z-DNA) нуклеотидной пары, как на рисунке. Это - цис пара, потому что оба сахара располагаются по одну сторону от оснований (
G и C), ту, что обращена вниз. Симметрия оснований сохраняет ось второго порядка, лежащую в плоскости пары, но сахара параллельны друг другу.
В отличие от тимина (Т), у цитозина (C) отсутствует симметрия доноров и акцепторов водородной связи, что позволяет ему образовывать три связи с гуанином (G). У двойной параллельной спирали с цис G(син) -С(анти) нуклеотидной парой был бы очень узкий малый желоб и очень широкий - большой (minor and major grooves). Для моей задачи, построения ДНК, способной образовывать ленту Мёбиуса и воссоединяться от разрывов/поворотов на 180 градусов, такая структура не подходила.
Зато А-Т пара, перешедшая в транс конфигурацию после вращения вокруг N3 азота тимина, была как раз тем, что надо: обе её бороздки эквивалентны и позволяют разрывать две 5´-3´ связи, поворачивать обе нити на 180 градусов и воссоединять:
На этом рисунке углероды одной транс-АТ пары покрашены в серый цвет, а другой, повернутой на 180 градусов и воссоединенной, - в зеленый. Из таких пар можно сделать кольцевую молекулярную поверхность Мёбиуса. Но может ли существовать такая ДНК, как явление физического мира, было неизвестно.
Пару GC можно тоже перевести в транс-конфигурацию. Она будет держаться двумя водородными связями, а не тремя, как цис-пара, и её геометрия будет не вполне изоморфна транс-АТ паре (на рисунке внизу, слева). Однако, если поменять местами амино- и кето- группы гуанина, получится изогуанин, впервые выделенный из растения вида Croton в 30-е годы ХХ века. Он образует полностью изоморфную транс-АТ транс-isoGC пару (на рисунке внизу, справа). Параллельные ДНК построенные на парах транс-АТ, с двумя водородными связями, и транс-isoGC, c тремя, можно образовать для любой последовательности из этих четырех букв (A, T, iG, C).
Именно параллельную ДНК, с равными желобками, художник в Нью-Йоркской Академии Наук изобразил на ковре, а скульптор в Cold Spring Harbor лаборатории - в серебряной двойной спирали ДНК на пленере.
Однако, можно было бы построить параллельную ДНК для двух нитей, одна из которых, пуриновая, была бы в син-конформации, а другая, пиримидиновая, - в анти. Вот из такой (же, что и в Z-DNA) нуклеотидной пары, как на рисунке. Это - цис пара, потому что оба сахара располагаются по одну сторону от оснований (
G и C), ту, что обращена вниз. Симметрия оснований сохраняет ось второго порядка, лежащую в плоскости пары, но сахара параллельны друг другу.
В отличие от тимина (Т), у цитозина (C) отсутствует симметрия доноров и акцепторов водородной связи, что позволяет ему образовывать три связи с гуанином (G). У двойной параллельной спирали с цис G(син) -С(анти) нуклеотидной парой был бы очень узкий малый желоб и очень широкий - большой (minor and major grooves). Для моей задачи, построения ДНК, способной образовывать ленту Мёбиуса и воссоединяться от разрывов/поворотов на 180 градусов, такая структура не подходила.
Зато А-Т пара, перешедшая в транс конфигурацию после вращения вокруг N3 азота тимина, была как раз тем, что надо: обе её бороздки эквивалентны и позволяют разрывать две 5´-3´ связи, поворачивать обе нити на 180 градусов и воссоединять:
На этом рисунке углероды одной транс-АТ пары покрашены в серый цвет, а другой, повернутой на 180 градусов и воссоединенной, - в зеленый. Из таких пар можно сделать кольцевую молекулярную поверхность Мёбиуса. Но может ли существовать такая ДНК, как явление физического мира, было неизвестно.
Пару GC можно тоже перевести в транс-конфигурацию. Она будет держаться двумя водородными связями, а не тремя, как цис-пара, и её геометрия будет не вполне изоморфна транс-АТ паре (на рисунке внизу, слева). Однако, если поменять местами амино- и кето- группы гуанина, получится изогуанин, впервые выделенный из растения вида Croton в 30-е годы ХХ века. Он образует полностью изоморфную транс-АТ транс-isoGC пару (на рисунке внизу, справа). Параллельные ДНК построенные на парах транс-АТ, с двумя водородными связями, и транс-isoGC, c тремя, можно образовать для любой последовательности из этих четырех букв (A, T, iG, C).
Именно параллельную ДНК, с равными желобками, художник в Нью-Йоркской Академии Наук изобразил на ковре, а скульптор в Cold Spring Harbor лаборатории - в серебряной двойной спирали ДНК на пленере.