후그스틴 베이스 페어

Hoogsteen base pair
왓슨-크릭 및 후그스틴 A•T 및 G•C+ 기본 쌍을 위한 화학 구조.후그스틴 기하학은 글리코시드 결합(χ)과 베이스 플립(θ)[1]을 중심으로 푸린 회전하여 C8과 C1′(노란색)에 동시에 영향을 줌으로써 달성할 수 있다.

후그스틴 베이스 쌍은 A•T 쌍과 같은 핵산에서의 베이스 페어링의 변형이다.이렇게 해서 각 가닥에 하나씩 있는 두 개의 뉴클레오바제를 주요 홈에 있는 수소결합으로 함께 붙일 수 있다.후그스틴 베이스 쌍은 피리미딘 베이스의 왓슨-크릭(N3–C4) 면을 묶는 푸린 베이스(수소 결합 수용체)와 C6 아미노 그룹(기증자)의 N7 위치를 적용한다.

역사

제임스 왓슨과 프란시스 크릭이 DNA 이중나선 모형을 발표한 지 10년 후,[2] 카스트 후그스틴은 A와 T의 유사점이 왓슨과 크릭이 설명한 것과 다른 기하학적 구조를 가진 염기쌍을 형성한 복합체의 결정 구조를 보고했다[3].마찬가지로 G•C 쌍에 대해 대체 베이스 페어링 지오메트리가 발생할 수 있다.후그스틴은 대체 수소 결합 패턴이 DNA에 존재한다면 이중 나선은 전혀 다른 형태를 가정해야 할 것이라고 지적했다.후그스틴 베이스 쌍은 DNA와 RNA에서 형성되는 네 가닥의 G-quadruplex 구조와 같은 대체 구조에서 관찰된다.

화학적 특성

후그스틴 쌍은 왓슨-크릭 기본 쌍과는 상당히 다른 속성을 가지고 있다.두 글리코시드 결합 사이의 각도(A• T 쌍의 ca. 80°)는 더 크고 C1′~C1′ 거리(ca)는 더 크다.860 pm 또는 8.6 å)은 일반 기하학보다 작다.역전 후그스틴 베이스 쌍이라고 불리는 경우에, 다른 베이스에 관해서 한 베이스가 180°

특히 CA와 TA 디뉴클레오티드 등 일부 DNA 서열에서 후그스틴 베이스 쌍은 표준 왓슨-크릭 베이스 쌍과 열 평형 상태로 존재하는 과도성 실체로 존재한다.과도종의 검출에는 최근에야 고분자에 적용된 NMR 기법의 사용이 필요했다.[1]

후그스틴 베이스 쌍은 단백질에서 관찰되었다.DNA 복합체.[4]일부 단백질은 하나의 염기-페어형만을 인식하도록 진화했으며, 분자간 상호작용을 이용하여 두 기하학 사이의 평형을 이동시켰다.

DNA는 단백질에 의한 염기서열 고유의 인식을 가능하게 하는 많은 특징들을 가지고 있다.이러한 인식은 원래 아미노산 사이드 체인과 베이스 사이의 특정한 수소 결합 상호작용을 주로 포함하는 것으로 생각되었다.그러나 곧 식별할 수 있는 일대일 서신은 없다는 것이 분명해졌다. 즉, 읽을 수 있는 간단한 암호는 없었다.문제의 일부는 DNA가 전통적인 이중나선을 왜곡하는 순응적인 변화를 겪을 수 있다는 것이다.그 결과의 변화는 단백질 분자에 대한 DNA 염기서열을 변화시켜 인식 메커니즘에 영향을 미친다.

이중나선의 왜곡 자체는 염기서열에 의존하므로 단백질은 다른 단백질과 작은 리간드 분자를 인식하는 방식, 즉 기하학적 형태(특정 염기서열 대신)를 통해 DNA를 인식할 수 있다.예를 들어, A와 T 베이스가 늘어나면 DNA의 작은 홈이 좁아질 수 있으며(이중나선의 두 홈 중 더 좁아질수록), 국소 음전위 전위가 강화되어 단백질의 양전하 아미노산 잔류물을 위한 결합 부위가 생성된다.

트리플렉스 구조물

3중나선 구조의 DNA 3중나선 구조로 3중나선을 베이스로 한다.

이 비 왓슨-크릭 베이스 페어링은 왓슨-크릭 패턴으로 조립된 듀플렉스 주위를 세 번째 가닥이 감도록 하고 (폴리(dA)•2폴리(dT) 및 (폴리(rG)•2폴리(rC)[5]와 같은 삼중 가닥의 나선형을 형성한다.T54•A58 및 U8•A14와 같이 전송 RNA의 3차원 구조에서도 볼 수 있다.[6][7]

트리플 헥스 베이스 페어링

왓슨-크릭 기본 쌍은 "•," "-," 또는 "."(예: A•T 또는 폴리(RC)•2폴리(RC)로 표시된다.

후그스틴 삼중 가닥 DNA 염기 쌍은 "*" 또는 ":"로 표시된다(예:C•G*C+, T•A*T, C•G*G 또는 T•A*A).

쿼드플렉스 구조물

또한 후그스틴 쌍은 G-quadruplexes(G4-DNA와 G4-RNA)라고 불리는 단일 좌초 DNA와 RNA G-rich의 2차 구조를 형성할 수 있다.G4의 체외 형성과 체내 형성에 대한 증거가 존재한다.유전자 G4s는 유전자 전사를 조절하고 RNA 수준에서 리보솜 기능의 강압을 통해 단백질 합성을 억제하는 것이 제안되었다.그것은 짧은 스페이서로 분리된 4개의 G가 필요하다.이것은 후그스틴 결합 구아닌 분자의 누적 결합으로 구성된 평면 4중주단의 조립을 허용한다.[8]

참고 항목

참조

  1. ^ a b Evgenia N. Nikolova; Eunae Kim; Abigail A. Wise; Patrick J. O'Brien; Ioan Andricioaei; Hashim M. Al-Hashimi (2011). "Transient Hoogsteen base pairs in canonical duplex DNA". Nature. 470 (7335): 498–502. Bibcode:2011Natur.470..498N. doi:10.1038/nature09775. PMC 3074620. PMID 21270796.
  2. ^ Watson JD, Crick FH (1953). "Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid". Nature. 171 (4356): 737–738. Bibcode:1953Natur.171..737W. doi:10.1038/171737a0. PMID 13054692. S2CID 4253007.
  3. ^ Hoogsteen K (1963). "The crystal and molecular structure of a hydrogen-bonded complex between 1-methylthymine and 9-methyladenine". Acta Crystallographica. 16 (9): 907–916. doi:10.1107/S0365110X63002437.
  4. ^ Jun Aishima, Rossitza K. Gitti, Joyce E. Noah, Hin Hark Gan, Tamar Schlick, Cynthia Wolberger (2002). "A Hoogsteen base pair embedded in undistorted B‐DNA". Nucleic Acids Res. 30 (23): 5244–5252. doi:10.1093/nar/gkf661. PMC 137974. PMID 12466549.{{cite journal}}: CS1 maint : 복수이름 : 작성자 목록(링크)
  5. ^ Kim, SK; Takahashi, M; Nordén, B (17 October 1995). "Binding of RecA to anti-parallel poly(dA).2poly(dT) triple helix DNA". Biochimica et Biophysica Acta. 1264 (1): 129–33. doi:10.1016/0167-4781(95)00137-6. PMID 7578246.
  6. ^ Zagryadskaya, EI; Doyon, FR; Steinberg, SV (15 July 2003). "Importance of the reverse Hoogsteen base pair 54-58 for tRNA function". Nucleic Acids Research. 31 (14): 3946–53. doi:10.1093/nar/gkg448. PMC 165963. PMID 12853610.
  7. ^ Westhof, Eric; Auffinger, Pascal (2005-09-09). "Transfer RNA Structure" (PDF). Encyclopedia of life sciences. Nature Pub. Group. ISBN 9780470015902. Retrieved 28 March 2019.
  8. ^ Johnson JE, Smith JS, Kozak ML, Johnson FB (2008). "In vivo veritas: Using yeast to probe the biological functions of G-quadruplexes". Biochimie. 90 (8): 1250–1263. doi:10.1016/j.biochi.2008.02.013. PMC 2585026. PMID 18331848.