Nøgleforskellen mellem positiv og negativ supercoiling af DNA er, at under positiv supercoiling af DNA bliver DNA-strengen overviklet sammenlignet med den afslappede tilstand, mens DNA-strengen under negativ supercoiling af DNA er under sår sammenlignet med afslappet tilstand.
DNA-supercoiling er mængden af snoning i en DNA-streng (over- eller undervikling), og den bestemmer mængden af belastning på strengen. Topoisomeraser er de enzymer, der letter og regulerer DNA-supercoiling for at forbedre DNA-replikation og transkription. De er til stede i alle celler, inklusive bakterier og mennesker. DNA-supercoiling er vigtig for mange cellulære processer, såsom DNA-komprimering og genekspression, gennem regulering af adgangen til den genetiske kode. Der er to typer DNA-supercoiling som positiv supercoiling og negativ supercoiling.
Hvad er positiv supercoiling af DNA?
Positiv supercoiling af DNA er en proces, hvor DNA-strengen er overviklet sammenlignet med den afslappede tilstand. Dette sker, når den dobbeltspiralformede konformation af DNA (højrehåndet) snoes strammere (over såret i højrehåndstilstand), indtil den spiralformede struktur bliver forvrænget og udvikler sig til et niveau af 'knude'.
Figur 01: Supercoiling af DNA
Matematiske ligninger uddyber den positive supercoiling af DNA. DNA er ikke positivt supercoiled under normale tilstande, men forekommer kun under cellulære processer, for eksempel for at lette mitose, hvor duplikerede søster-DNA'er adskilles til datterceller under interfasen i udviklingen og vedligeholdelsen af topologisk associerede domæner. Disse domæner er TAD'er. Desuden er det under mitotisk kromosomsamling blevet vist, at kondensin inducerer positiv supercoiling af DNA. Kondensering er et stort proteinkompleks, der spiller en stor rolle i mitotisk kromosomsamling og inducerer den positive supercoiling på en ATP-hydrolyseafhængig måde.
Hvad er negativ supercoiling af DNA?
Negativ supercoiling af DNA er en proces, hvor DNA-strengen er under sår sammenlignet med den afslappede tilstand. Dette sker, når den dobbelte spiralformede konformation af DNA (venstrehåndet) er snoet lettere (under sår i en venstrehåndstilstand), indtil den spiralformede struktur bliver mere afslappet end den normale afslappede B-form af DNA. Det letter DNA-replikation og transkription gennem topoisomerase-enzymer.
Figur 02: Negativ supercoiling af DNA
Supercoiling af DNA producerer to typer strukturer kaldet et plectoneme eller en toroid. Nogle gange kan det være en kombination af begge. Under negativ supercoiling af DNA vil DNA-molekylet producere enten en to-starts højrehåndsspiral med terminale loops (plektonemet) eller en enstarts venstrehåndshelix (toroiden). Plektonemer er mere almindelige i naturen, især i bakterier.
Hvad er lighederne mellem positiv og negativ supercoiling af DNA?
- Positiv og negativ supercoiling af DNA er til stede i alle organismer (fra bakterier op til mennesker)
- Begge processer ændrer formen på DNA-strengen.
- De påvirker den dobbeltspiralformede struktur af DNA.
- Yderligere er begge mekanismer vigtige for facilitering af mange cellulære funktioner.
- Enzymer kontrollerer positiv og negativ supercoiling af DNA.
Hvad er forskellen mellem positiv og negativ supercoiling af DNA?
Nøgleforskellen mellem positiv og negativ supercoiling af DNA er, at under positiv supercoiling af DNA bliver DNA-strengen overviklet sammenlignet med den afslappede tilstand, mens DNA-strengen er under sår under negativ supercoiling af DNA. afslappet tilstand. De fleste organismers DNA er negativt supercoiled i normal status. Positiv supercoiling forekommer kun under bestemte cellulære funktioner. Desuden finder positiv supercoiling af DNA sted mod højre side, mens negativ supercoiling af DNA finder sted mod venstre side.
Nedenstående infografik præsenterer forskellene mellem positiv og negativ supercoiling af DNA i tabelform til sammenligning side om side.
Opsummering – Positiv vs Negativ Supercoiling af DNA
DNA-supercoiling er vigtig i mange cellulære processer, såsom DNA-komprimering og genekspression, gennem regulering af adgangen til den genetiske kode. Det letter og regulerer også DNA-supercoiling for at forbedre DNA-replikation og transkription. Den vigtigste forskel mellem positiv og negativ supercoiling af DNA er, at under positiv supercoiling af DNA er DNA-strengen overviklet sammenlignet med den afslappede tilstand, mens under negativ supercoiling af DNA er DNA-strengen under sår sammenlignet med den afslappede tilstand. Begge supercoiling processer af en given streng er uddybet af en matematisk formel. Begge processer sammenlignes med en referencetilstand kendt som den afslappede tilstand af DNA eller afslappet B-form af DNA.
