分子生物学课件DNA的空间结构

DNA空间结构三股螺旋和四股螺旋DNA空间结构三股螺旋和四股螺旋1

三股螺旋DNA

(TribleHelixDNA,T.SDNA)

※T.SDNA的发现与证实

l

1953年以前Pauling(Chemist)提出T.SDNA存在的可能性

l

1953年Watson&CrickD.SDNAmodel证明沿大沟存在多余的氢键给体与受体潜在的专一与DNA(蛋白质)

结合的能力形成T.SDNA可能性

三股螺旋DNA(TribleHelixDNA,2l

1957年Davis,Felsenfeld,Rich发现

poly(U)+poly(U)+poly(A)T.SRNA

T.SDNA的概念l

1966年Miller&Sobell

实现RNA+D.SDNA

TriblepolyNt

asRepressor关闭基因

但由于D.SDNA的提出而被忽视但因证明LacI产物为Repressor而被忽视l

1957年Davis,Felsenfeld3

●

1975年Perlgut人工合成T.SDNA并证明其Tm值,沉降系数(S)

l

1987年Mirkin.S.M

Nature330(495)证明plasmidDNA在pH=4.3的溶液中,有T.SDNA的存在

●1987年Dervan.Moser

Science238(645)合成S.SDNA+D.SDNA→T.SDNA

实现DNA的定点切割研究X-rayphotograph核磁共振→结构功能

●

1975年Perlgutl

19874继Davis（1957）后30年第一次证明T.SDNA在生物体内的存在

继Davis（1957）后30年5※T.S.DNA的类型

PolyT/ATTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAA

PolyT/ATTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAA●D.S.DNA+D.S.DNA

T.S.

DNA+S.S.DNA※T.S.DNA的类型PolyT/ATTT6

●

HomologouspalindromicsequenceinaD.S.DNA(mirrorimagestructure)-------TTCCCTCTTTCCC------CCCTTTCTCCCTT-------------AAGGGAGAAAGGG---GGGAAAGAGGGAA----

Mirkin(1987)pGG332plasmidDNA

--------TTCCCTCTTTCCC--------

--------AAGGGAGAAAGGG--------

-------TTCCCTCTTTCCC---------

--------AAGGGAGAAAGGG-------

NoduleDNA

HingedDNA

freeDNA●Homologouspalindromicseq7HomologouspalindromicsequenceinaD.S.DNANoduleDNAorHingedDNA三链螺旋双链螺旋HingedDNAHingedDNAHomologouspalindromicsequen8

l

S.S.DNA+D.S.DNAT.S.DNA☆

PU+PU/PY(偏碱性介质中稳定)☆PY+PU/PY(偏酸性介质中稳定)常见类型

第三条链位于B-DNA的Majorgroove中与D.S.DNA一起旋转l

S.S.DNA+D.S.DNA9

T.S.DNA的连接键

WatsonbondingA＝TG≡C(D.S.DNA)H+HoogsteenbondingG＝C+(pH小于7)第三链质子化第二链的pu6‘,7’与第三链的碱基形成H键

G＝GA＝A（同向平行，反向平行）G＝A+

A＝T反向平行（同向平行，反向平行）T.S.DNA的连接键Watsonbondin10三股螺旋DNA形成的条件及结构特点第三条单链DNA分子位于B-DNA大沟内与B-DNA以Hoogsteen键连接在Py/Pu:Pu结构中有多种配对方式，不一定需要序列的镜向结构TriblehelixMajorgroovePy:Pu:Py3ed在Py/Pu:

Py结构中AT,GC两氢键配对C质子化镜相结构必需条件三股螺旋DNA形成的条件及结构特点第三条单链DNA分子与B11

l无论何种形式的三螺旋DNA,第二股中间链必须是Purin链l

第三股链至少长于8dNt

l

真核生物基因组内,约1%左右的序列为大于100bp的homologouscluster(重复序列与调控序列)T.S.DNA多存在于其中l无论何种形式的三螺旋DNA,第二股中间l

第三股12T.S.DNA可能的功能

a)T.S.DNA可阻止调节蛋白与DNA结合,关闭基因转录过程

b)T.S.DNA与基因重组,交换有关

加入第三条S.S.DNA作为分子剪刀(molecularscissors),定点切割DNA分子

d)

加入反义的第三条链(anti-sencepolydNt)终止基因的表达

T.S.DNA可能的功能a)T.S.DNA可阻13四股螺旋DNA

(tetraplexDNA,TetrableHelixDNA)

发现

1958.Poly(I)X-rayphotograph

碱基形成环状氢键连接结构TetrableHelixDNA

均有形成四股螺旋DNA的可能

5’---TTAGGGTTAGGGTTAGGG-3’3’---AATCCCAATCCC-5’

Poly(G),4(dG)染色体端粒高度重复的DNA序列着丝点附近的高度重复序列

四股螺旋DNA(tetraplexDNA,Tetr14结构特点LinkedbyHoogsteenBonding7GGGG6767766结构特点LinkedbyHoogsteenBon152×poly(T4G4)2×poly(G4C4)

结构特点2×poly(T4G4)165‘3‘TTTGGGGGGGGGGGGGGGGGGTTTTTTGGGGTTTGGGGTTTGGGGTTT真核生物染色体端粒DNA结构5‘3‘TTTGGGGGGGGGGGGGGGGGGTTTTT17可能的功能

A稳定真核生物染色体结构

B

保证DNA末端准确复制

C与DNA分子的组装有关

D与染色体的meiosis&mitosis有关

HoogsteenBonding

5’-----TTAGGGTTAGGGTTAGGGT

3’-----AATCCCAATCCC

GGG

TA可能的功能A稳定真核生物染色体结构B保证DNA末18DNA空间结构三股螺旋和四股螺旋DNA空间结构三股螺旋和四股螺旋19

三股螺旋DNA

(TribleHelixDNA,T.SDNA)

※T.SDNA的发现与证实

l

1953年以前Pauling(Chemist)提出T.SDNA存在的可能性

l

1953年Watson&CrickD.SDNAmodel证明沿大沟存在多余的氢键给体与受体潜在的专一与DNA(蛋白质)

结合的能力形成T.SDNA可能性

三股螺旋DNA(TribleHelixDNA,20l

1957年Davis,Felsenfeld,Rich发现

poly(U)+poly(U)+poly(A)T.SRNA

T.SDNA的概念l

1966年Miller&Sobell

实现RNA+D.SDNA

TriblepolyNt

asRepressor关闭基因

但由于D.SDNA的提出而被忽视但因证明LacI产物为Repressor而被忽视l

1957年Davis,Felsenfeld21

●

1975年Perlgut人工合成T.SDNA并证明其Tm值,沉降系数(S)

l

1987年Mirkin.S.M

Nature330(495)证明plasmidDNA在pH=4.3的溶液中,有T.SDNA的存在

●1987年Dervan.Moser

Science238(645)合成S.SDNA+D.SDNA→T.SDNA

实现DNA的定点切割研究X-rayphotograph核磁共振→结构功能

●

1975年Perlgutl

198722继Davis（1957）后30年第一次证明T.SDNA在生物体内的存在

继Davis（1957）后30年23※T.S.DNA的类型

PolyT/ATTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAA

PolyT/ATTTTTTTTTTT

AAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAATTTTTTTTTTTAAAAAAAAAA●D.S.DNA+D.S.DNA

T.S.

DNA+S.S.DNA※T.S.DNA的类型PolyT/ATTT24

●

HomologouspalindromicsequenceinaD.S.DNA(mirrorimagestructure)-------TTCCCTCTTTCCC------CCCTTTCTCCCTT-------------AAGGGAGAAAGGG---GGGAAAGAGGGAA----

Mirkin(1987)pGG332plasmidDNA

--------TTCCCTCTTTCCC--------

--------AAGGGAGAAAGGG--------

-------TTCCCTCTTTCCC---------

--------AAGGGAGAAAGGG-------

NoduleDNA

HingedDNA

freeDNA●Homologouspalindromicseq25HomologouspalindromicsequenceinaD.S.DNANoduleDNAorHingedDNA三链螺旋双链螺旋HingedDNAHingedDNAHomologouspalindromicsequen26

l

S.S.DNA+D.S.DNAT.S.DNA☆

PU+PU/PY(偏碱性介质中稳定)☆PY+PU/PY(偏酸性介质中稳定)常见类型

第三条链位于B-DNA的Majorgroove中与D.S.DNA一起旋转l

S.S.DNA+D.S.DNA27

T.S.DNA的连接键

WatsonbondingA＝TG≡C(D.S.DNA)H+HoogsteenbondingG＝C+(pH小于7)第三链质子化第二链的pu6‘,7’与第三链的碱基形成H键

G＝GA＝A（同向平行，反向平行）G＝A+

A＝T反向平行（同向平行，反向平行）T.S.DNA的连接键Watsonbondin28三股螺旋DNA形成的条件及结构特点第三条单链DNA分子位于B-DNA大沟内与B-DNA以Hoogsteen键连接在Py/Pu:Pu结构中有多种配对方式，不一定需要序列的镜向结构TriblehelixMajorgroovePy:Pu:Py3ed在Py/Pu:

Py结构中AT,GC两氢键配对C质子化镜相结构必需条件三股螺旋DNA形成的条件及结构特点第三条单链DNA分子与B29

l无论何种形式的三螺旋DNA,第二股中间链必须是Purin链l

第三股链至少长于8dNt

l

真核生物基因组内,约1%左右的序列为大于100bp的homologouscluster(重复序列与调控序列)T.S.DNA多存在于其中l无论何种形式的三螺旋DNA,第二股中间l

第三股30T.S.DNA可能的功能

a)T.S.DNA可阻止调节蛋白与DNA结合,关闭基因转录过程

b)T.S.DNA与基因重组,交换有关

加入第三条S.S.DNA作为分子剪刀(molecularscissors),定点切割DNA分子

d)

加入反义的第三条链(anti-sencepolydNt)终止基因的表达

T.S.DNA可能的功能a)T.S.DNA可阻31四股螺旋DNA

(tetraplexDNA,TetrableHelixDNA)

发现

1958.Poly(I)X-rayphotograph

碱基形成环状氢键连接结构TetrableHel