分子生物學(xué)課件DNA的空間結(jié)構(gòu)

DNA空間結(jié)構(gòu)三股螺旋和四股螺旋DNA空間結(jié)構(gòu)三股螺旋和四股螺旋1

三股螺旋DNA

(TribleHelixDNA,T.SDNA)

※T.SDNA的發(fā)現(xiàn)與證實

l

1953年以前Pauling(Chemist)提出T.SDNA存在的可能性

l

1953年Watson&CrickD.SDNAmodel證明沿大溝存在多余的氫鍵給體與受體潛在的專一與DNA(蛋白質(zhì))

結(jié)合的能力形成T.SDNA可能性

三股螺旋DNA(TribleHelixDNA,2l

1957年Davis,Felsenfeld,Rich發(fā)現(xiàn)

poly(U)+poly(U)+poly(A)T.SRNA

T.SDNA的概念l

1966年Miller&Sobell

實現(xiàn)RNA+D.SDNA

TriblepolyNt

asRepressor關(guān)閉基因

但由于D.SDNA的提出而被忽視但因證明LacI產(chǎn)物為Repressor而被忽視l

1957年Davis,Felsenfeld3

●

1975年P(guān)erlgut人工合成T.SDNA并證明其Tm值,沉降系數(shù)(S)

l

1987年Mirkin.S.M

Nature330(495)證明plasmidDNA在pH=4.3的溶液中,有T.SDNA的存在

●1987年Dervan.Moser

Science238(645)合成S.SDNA+D.SDNA→T.SDNA

實現(xiàn)DNA的定點切割研究X-rayphotograph核磁共振→結(jié)構(gòu)功能

●

1975年P(guān)erlgutl

19874繼Davis（1957）后30年第一次證明T.SDNA在生物體內(nèi)的存在

繼Davis（1957）后30年5※T.S.DNA的類型

PolyT/ATTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAA

PolyT/ATTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAA●D.S.DNA+D.S.DNA

T.S.

DNA+S.S.DNA※T.S.DNA的類型PolyT/ATTT6

●

HomologouspalindromicsequenceinaD.S.DNA(mirrorimagestructure)-------TTCCCTCTTTCCC------CCCTTTCTCCCTT-------------AAGGGAGAAAGGG---GGGAAAGAGGGAA----

Mirkin(1987)pGG332plasmidDNA

--------TTCCCTCTTTCCC--------

--------AAGGGAGAAAGGG--------

-------TTCCCTCTTTCCC---------

--------AAGGGAGAAAGGG-------

NoduleDNA

HingedDNA

freeDNA●Homologouspalindromicseq7HomologouspalindromicsequenceinaD.S.DNANoduleDNAorHingedDNA三鏈螺旋雙鏈螺旋HingedDNAHingedDNAHomologouspalindromicsequen8

l

S.S.DNA+D.S.DNAT.S.DNA☆

PU+PU/PY(偏堿性介質(zhì)中穩(wěn)定)☆PY+PU/PY(偏酸性介質(zhì)中穩(wěn)定)常見類型

第三條鏈位于B-DNA的Majorgroove中與D.S.DNA一起旋轉(zhuǎn)l

S.S.DNA+D.S.DNA9

T.S.DNA的連接鍵

WatsonbondingA＝TG≡C(D.S.DNA)H+HoogsteenbondingG＝C+(pH小于7)第三鏈質(zhì)子化第二鏈的pu6‘,7’與第三鏈的堿基形成H鍵

G＝GA＝A（同向平行，反向平行）G＝A+

A＝T反向平行（同向平行，反向平行）T.S.DNA的連接鍵Watsonbondin10三股螺旋DNA形成的條件及結(jié)構(gòu)特點第三條單鏈DNA分子位于B-DNA大溝內(nèi)與B-DNA以Hoogsteen鍵連接在Py/Pu:Pu結(jié)構(gòu)中有多種配對方式，不一定需要序列的鏡向結(jié)構(gòu)TriblehelixMajorgroovePy:Pu:Py3ed在Py/Pu:

Py結(jié)構(gòu)中AT,GC兩氫鍵配對C質(zhì)子化鏡相結(jié)構(gòu)必需條件三股螺旋DNA形成的條件及結(jié)構(gòu)特點第三條單鏈DNA分子與B11

l無論何種形式的三螺旋DNA,第二股中間鏈必須是Purin鏈l

第三股鏈至少長于8dNt

l

真核生物基因組內(nèi),約1%左右的序列為大于100bp的homologouscluster(重復(fù)序列與調(diào)控序列)T.S.DNA多存在于其中l(wèi)無論何種形式的三螺旋DNA,第二股中間l

第三股12T.S.DNA可能的功能

a)T.S.DNA可阻止調(diào)節(jié)蛋白與DNA結(jié)合,關(guān)閉基因轉(zhuǎn)錄過程

b)T.S.DNA與基因重組,交換有關(guān)

加入第三條S.S.DNA作為分子剪刀(molecularscissors),定點切割DNA分子

d)

加入反義的第三條鏈(anti-sencepolydNt)終止基因的表達

T.S.DNA可能的功能a)T.S.DNA可阻13四股螺旋DNA

(tetraplexDNA,TetrableHelixDNA)

發(fā)現(xiàn)

1958.Poly(I)X-rayphotograph

堿基形成環(huán)狀氫鍵連接結(jié)構(gòu)TetrableHelixDNA

均有形成四股螺旋DNA的可能

5’---TTAGGGTTAGGGTTAGGG-3’3’---AATCCCAATCCC-5’

Poly(G),4(dG)染色體端粒高度重復(fù)的DNA序列著絲點附近的高度重復(fù)序列

四股螺旋DNA(tetraplexDNA,Tetr14結(jié)構(gòu)特點LinkedbyHoogsteenBonding7GGGG6767766結(jié)構(gòu)特點LinkedbyHoogsteenBon152×poly(T4G4)2×poly(G4C4)

結(jié)構(gòu)特點2×poly(T4G4)165‘3‘TTTGGGGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTTGGGGTTTGGGGTTTGGGGTTT真核生物染色體端粒DNA結(jié)構(gòu)5‘3‘TTTGGGGGGGGGGGGGGGGGGTTTTT17可能的功能

A穩(wěn)定真核生物染色體結(jié)構(gòu)

B

保證DNA末端準(zhǔn)確復(fù)制

C與DNA分子的組裝有關(guān)

D與染色體的meiosis&mitosis有關(guān)

HoogsteenBonding

5’-----TTAGGGTTAGGGTTAGGGT

3’-----AATCCCAATCCC

GGG

TA可能的功能A穩(wěn)定真核生物染色體結(jié)構(gòu)B保證DNA末18DNA空間結(jié)構(gòu)三股螺旋和四股螺旋DNA空間結(jié)構(gòu)三股螺旋和四股螺旋19

三股螺旋DNA

(TribleHelixDNA,T.SDNA)

※T.SDNA的發(fā)現(xiàn)與證實

l

1953年以前Pauling(Chemist)提出T.SDNA存在的可能性

l

1953年Watson&CrickD.SDNAmodel證明沿大溝存在多余的氫鍵給體與受體潛在的專一與DNA(蛋白質(zhì))

結(jié)合的能力形成T.SDNA可能性

三股螺旋DNA(TribleHelixDNA,20l

1957年Davis,Felsenfeld,Rich發(fā)現(xiàn)

poly(U)+poly(U)+poly(A)T.SRNA

T.SDNA的概念l

1966年Miller&Sobell

實現(xiàn)RNA+D.SDNA

TriblepolyNt

asRepressor關(guān)閉基因

但由于D.SDNA的提出而被忽視但因證明LacI產(chǎn)物為Repressor而被忽視l

1957年Davis,Felsenfeld21

●

1975年P(guān)erlgut人工合成T.SDNA并證明其Tm值,沉降系數(shù)(S)

l

1987年Mirkin.S.M

Nature330(495)證明plasmidDNA在pH=4.3的溶液中,有T.SDNA的存在

●1987年Dervan.Moser

Science238(645)合成S.SDNA+D.SDNA→T.SDNA

實現(xiàn)DNA的定點切割研究X-rayphotograph核磁共振→結(jié)構(gòu)功能

●

1975年P(guān)erlgutl

198722繼Davis（1957）后30年第一次證明T.SDNA在生物體內(nèi)的存在

繼Davis（1957）后30年23※T.S.DNA的類型

PolyT/ATTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAA

PolyT/ATTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAA●D.S.DNA+D.S.DNA

T.S.

DNA+S.S.DNA※T.S.DNA的類型PolyT/ATTT24

●

HomologouspalindromicsequenceinaD.S.DNA(mirrorimagestructure)-------TTCCCTCTTTCCC------CCCTTTCTCCCTT-------------AAGGGAGAAAGGG---GGGAAAGAGGGAA----

Mirkin(1987)pGG332plasmidDNA

--------TTCCCTCTTTCCC--------

--------AAGGGAGAAAGGG--------

-------TTCCCTCTTTCCC---------

--------AAGGGAGAAAGGG-------

NoduleDNA

HingedDNA

freeDNA●Homologouspalindromicseq25HomologouspalindromicsequenceinaD.S.DNANoduleDNAorHingedDNA三鏈螺旋雙鏈螺旋HingedDNAHingedDNAHomologouspalindromicsequen26

l

S.S.DNA+D.S.DNAT.S.DNA☆

PU+PU/PY(偏堿性介質(zhì)中穩(wěn)定)☆PY+PU/PY(偏酸性介質(zhì)中穩(wěn)定)常見類型

第三條鏈位于B-DNA的Majorgroove中與D.S.DNA一起旋轉(zhuǎn)l

S.S.DNA+D.S.DNA27

T.S.DNA的連接鍵

WatsonbondingA＝TG≡C(D.S.DNA)H+HoogsteenbondingG＝C+(pH小于7)第三鏈質(zhì)子化第二鏈的pu6‘,7’與第三鏈的堿基形成H鍵

G＝GA＝A（同向平行，反向平行）G＝A+

A＝T反向平行（同向平行，反向平行）T.S.DNA的連接鍵Watsonbondin28三股螺旋DNA形成的條件及結(jié)構(gòu)特點第三條單鏈DNA分子位于B-DNA大溝內(nèi)與B-DNA以Hoogsteen鍵連接在Py/Pu:Pu結(jié)構(gòu)中有多種配對方式，不一定需要序列的鏡向結(jié)構(gòu)TriblehelixMajorgroovePy:Pu:Py3ed在Py/Pu:

Py結(jié)構(gòu)中AT,GC兩氫鍵配對C質(zhì)子化鏡相結(jié)構(gòu)必需條件三股螺旋DNA形成的條件及結(jié)構(gòu)特點第三條單鏈DNA分子與B29

l無論何種形式的三螺旋DNA,第二股中間鏈必須是Purin鏈l

第三股鏈至少長于8dNt

l

真核生物基因組內(nèi),約1%左右的序列為大于100bp的homologouscluster(重復(fù)序列與調(diào)控序列)T.S.DNA多存在于其中l(wèi)無論何種形式的三螺旋DNA,第二股中間l

第三股30T.S.DNA可能的功能

a)T.S.DNA可阻止調(diào)節(jié)蛋白與DNA結(jié)合,關(guān)閉基因轉(zhuǎn)錄過程

b)T.S.DNA與基因重組,交換有關(guān)

加入第三條S.S.DNA作為分子剪刀(molecularscissors),定點切割DNA分子

d)

加入反義的第三條鏈(anti-sencepolydNt)終止基因的表達

T.S.DNA可能的功能a)T.S.DNA可阻31四股螺旋DNA

(tetraplexDNA,TetrableHelixDNA)

發(fā)現(xiàn)

1958.Poly(I)X-rayphotograph

堿基形成環(huán)狀氫鍵連接結(jié)構(gòu)TetrableHel