DNA structure

1. DNA structure : The double helix

네 가지의 nucleic acid bases를 DNA에서 찾아 볼 수 있다.  그 네 가지로는 adenine(A), guanine(G), cytosine(C), 그리고 thymine(T) 이렇게 네 가지 이다.  이 중 adenine과 guanine은 purine이라고 하고, cytosine 과 thymine은 pyrimidine이라고 한다.  인산과 5탄당의 deoxyribose의 반복으로 연결된 DNA chain의 backbone을 구성하고 있는 이들은 각각 하나의 base를 가지고 연결되어 있다.   인산은 하나의 당의 3'-carbon과 다른 또 하나의 당의 5'-carbon을 연결하는 역할을 한다.  당에서 DNA molecule의 한 쪽 끝은 5'-수산화 기에 인산을 가지고 있고, 이와 대조적으로 다른 한 쪽 끝의 당에는 3'-위치에 자유스러운 수산화기가 달려 있다.  이 곳을 다른 당의 인산이 공격해서 base backbone을 구성해 나간다.

-DNA as a double helix

DNA의 2차 구조는 실제로 protein의 2차 구조와 아주 유사하다.  수소 결합에 의해서 결합된 protein 단 하나의 α-helix 구조는 엑스레이 회절 학문의 원조로 발견되었다.  DNA를 위한 엑스레이 에돌이 무늬는 약간 유사한 bone을 보여준다.  게다가, E.Chargaff에 의하여 화학 학문은 DNA의 구조에 관하여 몇 가지 중요한 실마리를 나타낸다.  모든 유기체의 DNA에서 adenine과 thymine의 농도가 동등하게 나타낸다는 것과, guanine과 cytosine의 농도가 동등하게 나타낸 다는 것이 그 것이다.  
거의 같은 축선인 두 개의 오른쪽으로 회전하는 polynucleotide 사슬이 DNA에 있는 이중 나사선에 의하여 이루어져 있다.  이종 환식 amine은 중앙에서 1개의 물가의 기초가 다른 물가의 기초와 서로 상호 작용하거나, 한 쌍이 되어서 project 내부의 기초를 둔다.  화학제품 및 엑스레이 자료 및 모델 구성 운동에 따르면, 특정한 이종 환식 amine 기초만 한 쌍이 될 지도 모른다.   기초적으로 한 쌍이 되는 것은 heterocylic amine 사이 수소 결합의 대형에 있는 특정한 기하학 필요조건이 있기 때문에 무료한 이라 칭한다.  이종 환식 amine의 기본적인 한 쌍이 되는 것은 수소 접합 원리의 신청이다. 이종 환식 amine 기본 접합에 의한 구조에서는, thymine과 adenine의 두 개의 수소 결합과, guanine과 cytosine의 세 개의 수소 결합을 통한 상호 작용에 의해서 이루어 진다.  다른 기본적인 한 쌍이 되 수소 접합 조합이 가능할 지도 모른다.  결합 길이가 이미 인용되기 이전의 기본적인 쌍에 의해 주어지기 때문에 그들에 대응하지 않기 위해서 이용되지 않는다.  DNA를 구상하는 쉬운 방법은 타래 송곳 모양으로 뒤틀린 광대하게 긴 밧줄 사다리라고 할 수 있다.  사다리의 측은 사다리 (기초)의 가로대가 확고한 사다리의 측에 붙어 있는 각 부속을 가진 2개 부품에서 하는 동안 deoxyribose와 인산염(backbone)의 순서를 교체하고 있다.  가로대에 있는 부분은 수소 접합에 의해 적소에 놓여있는 이종 환식 amine이다.  최대 DNA가 전면적인 이중 나사선으로 존재하더라도, 약간의 세균성 DNA는 주기적인 나선으로 존재한다.  때때로 DNA는 또한 단일 나선으로 존재하기도 한다.  이러한 나선형 구조에 의해서 DNA에는 움푹 페인 곳이 존재하게 되는데, 깊게 페인 부분을 major groove라고 하고, 좀 더 얕게 페인 부분을 minor groove라고 한다.  이들은 protein과 상호 작용을 하는 부분으로써 중요한 역할을 한다.  또한, DNA는 두 개의 antiparalle한 polypeptide 형태로 서로 마주보고 나선 구조를 형성하고 있다.

-Size of a DNA molecule

DNA molecule의 크기는 nucleotide bases의 수천개의 개수의 간격이나 또는 몇 개의 molecule의 base pairs의 간격에 의해서 결정이 된다.  그러므로, 1000개의 base로 구성되어 있는 DNA molecules를  DNA의 1kilobase(kb)라고 할 수 있는 것이다.  만약 DNA가 double helix라면, 하나로 구성된 것 보다는 kilobase pairs(kbp)라고 불리는 것이 더 잘 맞을 것이다.  그러므로, double helix 5000 base pairs의 크기는 5kbp라고 부를 수 있다. 박테리아의 한 종류인 Escherichia coli는 그들의 chromosome에 4640 쌍의 DNA를 가지고 잇다.  이러한 거대한 양의 유전적 sequence정보가 현재 주어진 상태에서, 이것은 종종 base pairs의 수백만개의 언어로 사용될 수 있거나, 또는 이를 megabase pairs(mbp)라고 이야기 한다.  E.coli의 유전자는 4.64Mbp이다.
실제적인 길이의 차이는, 각각의 base pair는 helix 상에서 0.34nm 정도의 차이를 나타낸다.  그리고, 각각의 helix의 turn은 10개의 base pairs 마다 하나씩 나타나고 있다.  그러므로, DNA의 1 kilobase는 helix의 100개의 turn과 같고, 이것의 길이는 0.34μm와 같다. 

-Topoisomerases : DNA gyrase

DNA topoisomerases는 superciling DNA의 규칙에서 포함된 효소의 종류이다.  Type 1 topoisomerases는 단 하나 물가 틈과 재 결찰을 일으키는 원인이 되어서 DNA의 supercoiling의 정도를 바꾼다.  Type 2 topoisomerases(세균성 gyrase와 같은)원인 두 배 몰가가 끊더라도 반면 DNA topoisomerases 1과 2의 다른 역할은 supercoiling DNA의 규칙에 있는 역할의 반대 쌍을 나타낼지도 모른다.   두 활동 모두 다 DNA의 전사 동안에 특히 결정적이고 큰 효소 기계장치의 적당한 기능을 허용하기 위하여 DNA 나선이 풀려야 할 때, 복제를 해야 할 때 둘 다 유지하기 위하여 나타난다.
최근에, 두 유형 전부의 새로운 topoisomerases는 1과 2가 발견되었다  이 topoisomerases는 몇몇 topoisomerases 3 효소와 더불어 내포된 새롭게 복제한 염색체 분리의 과정에서 내포된 재결합 사건의 규칙에서 topoisomerases를 위한 훨씬 많은 역할 및 topoisomerases 4를 나타낼 지도 모른다.  

DNA의 조작은 topoisomerase에 의해 먼저 언급되는 것과 같이 일시적으로 단 하나 배가 좌초한 DNA의 세그먼트를 문을 달고 문을 통해서 단 하나 double-stranded DNA를 통과하는 포함한다. 자습서의 이 단면도는 제시한 물가 통행 기계장치를 탐구한다. 이 단면도에서 선물된 심상은 결정학 자료의 기존하는 원자 동등한 파일의 조작에 의해 생성된 모형이다. 이 모형은 Hyperchem 분자 만드는 소프트웨어로 일어나고, 기계장치를 통과하는 물가를 위한 간행한 모형에 근거한다 (참고를 보십시오).

<form action="../frames/cleave1.htm" target="topoimol"> <input type="submit" value=" i." /> 두 DNA의 1개의 단 하나 배가 좌초하고 1 double-stranded 세그먼트는 B 모양, 단백질에 외부 이다. 단 하나 배가 좌초한 세그먼트는 통과 성분으로 문을 다는 성분 및 double-stranded 세그먼트로 봉사한다. 중요한 촉매 잔류물, Tyr 319는, 보인다. </form>

<form action="../frames/cleave2.htm" target="topoimol"> <input type="submit" value=" II." /> transesterfication는 Tyr 319와 단 하나 배가 좌초한 DNA 세그먼트의 등뼈에 있는 phospho diester 유대 사이에서 생긴다. 3 ' 등뼈에 있는 산소 공유 원자가로 5에 인에 티로신 산소를 '는 연결하는 티로신 산소에 의해, 등뼈 흠 전치된다. 따라서, 5 ' 흠은 영역 III.에서 topoisomerase I에 공유 원자가로 연결되었다. </form>

이 공유 원자가 결합은 영역 III와 영역 사이에서 비 공유 원자가 공용영역을 I와 IV (회고) 끊는 단백질에 있는 활동적인 위치 잔류물의 많은 것이 또한 이 공용영역에서 내포된다 구조상 개악을 일으키는 원인이 된다, 그리고 영역에 의해 형성되는 강체 II와 III 분자의 나머지, 효소의 구조를 "형성에서 그네는 멀리 연다". 5개 ' 흠은 영역으로 II와 III를 위로 진동하는 그러나 3개의 ' non-covalently 영역과 관련되었던 흠 유물 I와 IV (영역 I의 DNA 묶는 특성을 되불러), 단 하나 배가 좌초된 성분에 있는 따라서 문 창조. (transesterfication 기계장치, 방문 곰의 topoisomerase 위치의 다른 온라인 설명을 위해.)

<form action="../frames/cleave3.htm" target="topoimol"> <input type="submit" value=" III." /> 통과 성분은 일시적인 문을 통해서 그리고 화탁으로 이동한다. </form>

<form action="../frames/cleave4.htm" target="topoimol"> <input type="submit" value=" IV." /> 효소가 닫히는 구조를 채택한 대로 영역 II와 III 안으로 후에 그네, 그러나 영역 사이 공용영역에 따라서 경미하게 I, III 틈이 생겨지는 것, 및 IV 단 하나 배가 좌초된 DNA 파편을 수용하기 위하여. 단 하나 배가 좌초한 DNA 세그먼트는 지금 5 ' 3명의 ' 흠 OH 그룹 에의한 흠 인의 친핵 공격을 통해 재결합한다. </form>

<form action="../frames/cleave5.htm" target="topoimol"> <input type="submit" value=" v." /> 효소는 다시 그것의 열려있는 구조를 채택한다. non-covalently 영역에 바운스되는 단 하나 배가 좌초된 DNA 세그먼트 유물 I와 IV. </form>

<form action="../frames/cleave6.htm" target="topoimol"> <input type="submit" value=" VI." /> 통과 DNA 성분은 물가 통행 사건을 완료하는 화탁에서 풀어 놓인다. 단 하나 배가 좌초한 DNA 성분은 기계장치의 반복을 위한 효소에 non-covalently 연합되 남아 있을지도 모른다. </form>

topoisomerase가 ATP이 없을 경우에 작동하기 때문에, 이 과정은 효소 및 DNA 사이사이 상호 작용에 의해 유일하게 몰아야 한다. 이 기계장치의 정의한 directionality가 없다, 그래서 전반적인 과정은 자유 에너지의 방출을 포함해야 한다. topoisomerase가 높게 정력적으로 형편이 나쁜 교묘히 다루고, 이렇게 교묘히 다룬 구조의 낮은 에너지 상태가 기계장치를 몰지도 모른다 DNA 구조를 supercoiled 모양없이 했다 아마 보인다.

상기 선물된 모형은 double-stranded 통과 성분을 포함하더라도, 단 하나 double-stranded DNA가 통과 성분으로 봉사할지도 모른다 되부르는 것이 중요하다. , 그러나 문을 다는 것은, 단 하나 배가 좌초된 DNA로서만 관찰되었다.