ADN-A
Conformación potencial del ADN
La estructura del ADN-A.

El ADN-A es una de las posibles estructuras de doble hélice que puede adoptar el ADN . Se cree que el ADN-A es una de las tres estructuras de doble hélice biológicamente activas junto con el ADN-B y el ADN-Z . Es una doble hélice dextrógira bastante similar a la forma más común del ADN-B, pero con una estructura helicoidal más corta y compacta cuyos pares de bases no son perpendiculares al eje de la hélice como en el ADN-B. Fue descubierta por Rosalind Franklin , quien también nombró las formas A y B. Demostró que el ADN se conduce a la forma A cuando se encuentra en condiciones de deshidratación. Tales condiciones se utilizan comúnmente para formar cristales, y muchas estructuras cristalinas del ADN están en la forma A. [1] La misma conformación helicoidal ocurre en los ARN bicatenarios y en las dobles hélices híbridas ADN-ARN.

Estructura

Al igual que el ADN-B más común, el ADN-A es una doble hélice dextrógira con surcos mayores y menores. Sin embargo, como se muestra en la tabla de comparación a continuación, hay un ligero aumento en el número de pares de bases (pb) por vuelta. Esto da como resultado un ángulo de giro menor y una elevación menor por par de bases, de modo que el ADN-A es un 20-25% más corto que el ADN-B. El surco mayor del ADN-A es profundo y estrecho, mientras que el surco menor es ancho y poco profundo. El ADN-A es más ancho y está más comprimido a lo largo de su eje que el ADN-B. [2] [3]

La característica identificable de la cristalografía de rayos X del A-ADN es el agujero en el centro. [2] El A-ADN tiene un pliegue C3'-endo , que se refiere al carbono C3' en el anillo de furanosa que está debajo del plano de azúcar.

Geometrías comparativas de las formas de ADN más comunes

Vista lateral y superior de las conformaciones A, B y Z del ADN.
Los puntos amarillos representan la ubicación del eje helicoidal del ADN A, B y Z con respecto a un par de bases guanina-citosina.
Atributo de geometría:Forma AForma BForma Z
Sentido de hélicediestrodiestrozurdo
Unidad repetitiva1 pb1 pb2 pb
Rotación/bp32,7°34,3°60°/2
Presión arterial media por vuelta111012
Inclinación del bp respecto del eje+19°-1,2°-9°
Aumento/pb a lo largo del eje2,6 Å (0,26 nm)3,4 Å (0,34 nm)3,7 Å (0,37 nm)
Ascenso/giro de la hélice28,6 Å (2,86 nm)35,7 Å (3,57 nm)45,6 Å (4,56 nm)
Giro medio de la hélice+18°+16°0°
Ángulo de glicosiloantiantipirimidina: anti,
purina: syn
Distancia de nucleótido fosfato a fosfato5,9 Å7,0 ÅC: 5,7 Å,
G: 6,1 Å
Fruncir el ceño con azúcarC3'-endoC2'-endoC: C2'-endo,
G: C3'-endo
Diámetro23 Å (2,3 nm)20 Å (2,0 nm)18 Å (1,8 nm)

Intermedios A/B

Las investigaciones también indican que el ADN en forma A puede hibridarse con el ADN-B, que es más común. Estas formas intermedias AB adoptan las propiedades de fruncido de azúcar y/o la conformación de bases de ambas formas de ADN. En un estudio, el fruncido característico de C3'-endo se encuentra en los primeros tres azúcares de la cadena de ADN, mientras que los últimos tres azúcares tienen un fruncido de C2'-endo, como el ADN-B. [2] Estos intermediarios pueden formarse en soluciones acuosas cuando las bases de citosina están metiladas o bromadas, alterando la conformación. Alternativamente, se ha demostrado que los fragmentos ricos en guanina y citosina se convierten fácilmente de la forma B a la forma A en soluciones acuosas. [4]

Función biológica

El ADN-A puede derivarse de algunos procesos, incluyendo la deshidratación y la unión a proteínas. La deshidratación del ADN lo lleva a la forma A, que se ha demostrado que protege al ADN en condiciones tales como la desecación extrema de las bacterias. [5] [1] La unión a proteínas también puede eliminar el disolvente del ADN y convertirlo a la forma A, como lo revela la estructura de varios virus arqueales hipertermofílicos. Estos virus incluyen los rudivirus en forma de bastón SIRV2 [6] y SSRV1, [7] los lipothrixvirus filamentosos envueltos AFV1, [8] SFV1 [9] y SIFV , [7] el tristromavirus PFV2 [10] así como el portoglobovirus icosaédrico SPV1. [11] Se cree que el ADN en forma A es una de las adaptaciones de los virus arqueales hipertermofílicos a las duras condiciones ambientales en las que estos virus prosperan.

Se ha propuesto que los motores que empaquetan el ADN de doble cadena en bacteriófagos explotan el hecho de que el ADN-A es más corto que el ADN-B, y que los cambios conformacionales en el ADN mismo son la fuente de las grandes fuerzas generadas por estos motores. [12] La evidencia experimental del ADN-A como intermediario en el empaquetamiento del biomotor viral proviene de mediciones de transferencia de energía de resonancia de Förster de doble colorante que muestran que el ADN-B se acorta en un 24% en un intermediario de forma A estancado ("aplastado"). [13] [14] En este modelo, la hidrólisis de ATP se utiliza para impulsar cambios conformacionales de la proteína que alternativamente deshidratan y rehidratan el ADN, y el ciclo de acortamiento/alargamiento del ADN está acoplado a un ciclo de agarre/liberación proteína-ADN para generar el movimiento hacia adelante que mueve el ADN hacia la cápside.

Véase también

Referencias

  1. ^ ab Rosalind, Franklin (1953). "La estructura de las fibras timonucleadas de sodio. I. La influencia del contenido de agua" (PDF) . Acta Crystallographica . 6 (8): 673–677. doi : 10.1107/s0365110x53001939 .
  2. ^ abc Dickerson, Richard E. (1992). "Estructura del ADN a partir de un tkjko Z". Estructuras del ADN, parte A: síntesis y análisis físico del ADN . Métodos en enzimología. Vol. 211. págs. 67-111. doi :10.1016/0076-6879(92)11007-6. ISBN 9780121821128. Número PMID  1406328.
  3. ^ Cox, Michael M. (2015). Biología molecular: principios y práctica. Jennifer A. Doudna, Michael O'Donnell (segunda edición). Nueva York. ISBN 978-1-4641-2614-7.OCLC 905380069  .{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )
  4. ^ Trantı́rek, Lukáš; Štefl, Richard; Vorlı́čková, Michaela; Koča, Jaroslav; Sklenářář, Vladimı́r; Kypr, Jaroslav (7 de abril de 2000). "Una doble hélice de ADN de tipo A que tiene un fruncimiento de tipo B de los anillos de desoxirribosa11 Editado por I. Tinoco". Revista de biología molecular . 297 (4): 907–922. doi :10.1006/jmbi.2000.3592. ISSN  0022-2836. PMID  10736226.
  5. ^ Whelan DR, et al. (2014). "Detección de una transición conformacional masiva y reversible de ADN B a ADN A en procariotas en respuesta a la desecación". JR Soc Interface . 11 (97): 20140454. doi :10.1098/rsif.2014.0454. PMC 4208382 . PMID  24898023. 
  6. ^ Di Maio F, Egelman EH, et al. (2015). "Un virus que infecta a un hipertermófilo encapsida el ADN de la forma A". Science . 348 (6237): 914–917. Bibcode :2015Sci...348..914D. doi :10.1126/science.aaa4181. PMC 5512286 . PMID  25999507. 
  7. ^ ab Wang, F; Baquero, DP; Beltran, LC; Su, Z; Osinski, T; Zheng, W; Prangishvili, D; Krupovic, M; Egelman, EH (5 de agosto de 2020). "Las estructuras de los virus filamentosos que infectan arqueas hipertermófilas explican la estabilización del ADN en entornos extremos". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 117 (33): 19643–19652. Bibcode :2020PNAS..11719643W. doi : 10.1073/pnas.2011125117 . PMC 7443925 . PMID  32759221. 
  8. ^ Kasson, P; DiMaio, F; Yu, X; Lucas-Staat, S; Krupovic, M; Schouten, S; Prangishvili, D; Egelman, EH (2017). "Modelo para una nueva envoltura de membrana en un virus filamentoso hipertermofílico". eLife . 6 : e26268. doi : 10.7554/eLife.26268 . PMC 5517147 . PMID  28639939. 
  9. ^ Liu, Y; Osinski, T; Wang, F; Krupovic, M; Schouten, S; Kasson, P; Prangishvili, D; Egelman, EH (2018). "Conservación estructural en un virus filamentoso con envoltura de membrana que infecta a un acidófilo hipertermófilo". Nature Communications . 9 (1): 3360. Bibcode :2018NatCo...9.3360L. doi :10.1038/s41467-018-05684-6. PMC 6105669 . PMID  30135568. 
  10. ^ Wang, F; Baquero, DP; Su, Z; Osinski, T; Prangishvili, D; Egelman, EH; Krupovic, M (2020). "La estructura de un virus filamentoso revela lazos familiares dentro de la virosfera arqueal". Virus Evolution . 6 (1): veaa023. doi :10.1093/ve/veaa023. PMC 7189273 . PMID  32368353. 
  11. ^ Wang, F; Liu, Y; Su, Z; Osinski, T; de Oliveira, GAP; Conway, JF; Schouten, S; Krupovic, M; Prangishvili, D; Egelman, EH (2019). "Un empaquetamiento para el ADN de forma A en un virus icosaédrico". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 116 (45): 22591–22597. Bibcode :2019PNAS..11622591W. doi : 10.1073/pnas.1908242116 . PMC 6842630 . PMID  31636205. 
  12. ^ Harvey, SC (2015). "La hipótesis del gusano scrunchworm: las transiciones entre el ADN-A y el ADN-B proporcionan la fuerza impulsora para el empaquetamiento del genoma en bacteriófagos de ADN de doble cadena". Journal of Structural Biology . 189 (1): 1–8. doi :10.1016/j.jsb.2014.11.012. PMC 4357361 . PMID  25486612. 
  13. ^ Oram, M (2008). "Modulación de la reacción de empaquetamiento de la terminasa del bacteriófago t4 por la estructura del ADN". J Mol Biol . 381 (1): 61–72. doi :10.1016/j.jmb.2008.05.074. PMC 2528301 . PMID  18586272. 
  14. ^ Ray, K (2010). "Compresión del ADN por un motor de empaquetamiento viral: compresión de un sustrato de ADN-Y bloqueado en el portal de la procápside". Virology . 398 (2): 224–232. doi :10.1016/j.virol.2009.11.047. PMC 2824061 . PMID  20060554. 
  • Comparación de estructuras de ADN de Cornell
  • Nomenclatura de los ácidos nucleicos
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