Galvenā atšķirība starp pozitīvo un negatīvo DNS superspolēšanu ir tāda, ka DNS pozitīvās superspolēšanas laikā DNS virkne tiek pārtīta salīdzinājumā ar atslābināto stāvokli, savukārt negatīvas DNS superspolēšanas laikā DNS virkne ir aptīta salīdzinājumā ar atslābināts stāvoklis.
DNS superspirāle ir DNS virknes vērpšanas apjoms (pārtinumā vai zem tinuma), un tas nosaka stiepes deformācijas apjomu. Topoizomerāzes ir enzīmi, kas atvieglo un regulē DNS supercoilingu, lai uzlabotu DNS replikāciju un transkripciju. Tie atrodas visās šūnās, tostarp baktērijās un cilvēkos. DNS superspirāle ir svarīga daudziem šūnu procesiem, piemēram, DNS blīvēšanai un gēnu ekspresijai, regulējot piekļuvi ģenētiskajam kodam. Ir divu veidu DNS superspirāle kā pozitīva superspirāle un negatīva superspirāle.
Kas ir DNS pozitīvā superspirāle?
DNS pozitīvā superspirāle ir process, kurā DNS virkne tiek pārtīta salīdzinājumā ar atslābināto stāvokli. Tas notiek, kad DNS dubultspirālveida konformācija (labās puses) tiek savīta stingrāk (pārtīta labās puses režīmā), līdz spirālveida struktūra tiek izkropļota un attīstās mezgla līmenī.
Attēls 01: DNS superspolēšana
Matemātiskie vienādojumi precizē DNS pozitīvo superspirāli. DNS nav pozitīvi supercoiled normālos stāvokļos, bet notiek tikai šūnu procesos, piemēram, lai atvieglotu mitozi, kad dublētās māsas DNS tiek atdalītas meitas šūnās starpfāzes laikā topoloģiski saistīto domēnu attīstībā un uzturēšanā. Šie domēni ir TAD. Turklāt mitotisko hromosomu montāžas laikā ir pierādīts, ka kondensīns izraisa pozitīvu DNS supercoiling. Kondensācija ir liels proteīnu komplekss, kam ir liela nozīme mitotisko hromosomu veidošanā un kas izraisa pozitīvu superspirāli no ATP hidrolīzes atkarīgā veidā.
Kas ir DNS negatīvā superspirāle?
DNS negatīvā superspirāle ir process, kurā DNS virkne ir ievainota salīdzinājumā ar atslābināto stāvokli. Tas notiek, kad DNS dubultā spirālveida konformācija (kreisā roka) tiek savīti vieglāk (kreisās rokas režīmā zem brūces), līdz spirālveida struktūra kļūst atslābināta vairāk nekā parastā atslābinātā DNS B forma. Tas atvieglo DNS replikāciju un transkripciju, izmantojot topoizomerāzes enzīmus.
Attēls 02: DNS negatīva superspirāle
DNS superspirāle rada divu veidu struktūras, ko sauc par plektonēmu vai toroidu. Dažreiz tā varētu būt abu kombinācija. DNS negatīvas superspirāles laikā DNS molekula radīs vai nu divu sākumu labās puses spirāli ar gala cilpām (plektonēmu), vai viena sākuma kreisās puses spirāli (toroidu). Plektonēmi ir biežāk sastopami dabā, īpaši baktērijās.
Kādas ir līdzības starp pozitīvo un negatīvo DNS superspirāli?
- Pozitīva un negatīva DNS superspirāle ir sastopama visos organismos (no baktērijām līdz cilvēkiem)
- Abi procesi maina DNS virknes formu.
- Tie ietekmē DNS dubultspirālveida struktūru.
- Turklāt abi mehānismi ir svarīgi daudzu šūnu funkciju atvieglošanai.
- Enzīmi kontrolē DNS pozitīvo un negatīvo superspirāli.
Kāda ir atšķirība starp pozitīvo un negatīvo DNS supercoilingu?
Galvenā atšķirība starp pozitīvo un negatīvo DNS superspolēšanu ir tāda, ka DNS pozitīvās superspolēšanas laikā DNS virkne tiek pārtīta salīdzinājumā ar atslābināto stāvokli, savukārt negatīvas DNS superspolēšanas laikā DNS virkne ir aptīta salīdzinājumā ar atvieglots stāvoklis. Lielākajai daļai organismu DNS normālā stāvoklī ir negatīvi superspirēta. Pozitīva superspirāle notiek tikai noteiktu šūnu funkciju laikā. Turklāt pozitīva DNS superspolēšana notiek labajā pusē, savukārt negatīvā DNS superspirācija notiek kreisajā pusē.
Tālāk esošajā infografikā tabulas veidā ir parādītas atšķirības starp DNS pozitīvo un negatīvo superspirāli, lai salīdzinātu līdzās.
Kopsavilkums - pozitīva un negatīva DNS superspirāle
DNS superspirāle ir svarīga daudzos šūnu procesos, piemēram, DNS blīvēšanā un gēnu ekspresijā, regulējot piekļuvi ģenētiskajam kodam. Tas arī atvieglo un regulē DNS supercoiling, lai uzlabotu DNS replikāciju un transkripciju. Galvenā atšķirība starp pozitīvo un negatīvo DNS superspolēšanu ir tāda, ka DNS pozitīvās superspirāles laikā DNS virkne ir pārtīta salīdzinājumā ar atslābināto stāvokli, savukārt DNS negatīvās superspirāles laikā DNS virkne ir ievainota salīdzinājumā ar atslābināto stāvokli. Abi noteiktas virknes superspolēšanas procesi ir izstrādāti ar matemātisku formulu. Abi procesi tiek salīdzināti ar atsauces stāvokli, kas pazīstams kā atslābināts DNS stāvoklis vai atslābināta DNS B forma.
