Warum werden kovalent geschlossene zirkuläre Plasmid-DNAs natürlicherweise in einem unterwundenen Zustand gefunden?
Liegt es daran, dass dies es der DNA-Replikationsmaschinerie erleichtert, auf DNA zuzugreifen und sie abzuwickeln? Oder liegt es daran, dass ein unterwundener Zustand energetisch günstiger ist als ein überwundener Zustand?
DNA ist von Natur aus nicht immer negativ supercoiled. Es ist wichtig zu beachten, dass verschiedene Regionen topologisch eingeschränkter DNA unterschiedliche Supercoiling-Werte haben können. Beispielsweise führt die Aktion des Abwickelns von DNA zur Transkription oder Replikation positive Supercoils vor der Polymerase und negative Supercoils dahinter ein.
Außerdem ist Supercoiling normalerweise in DNA vorhanden. Supercoiling ist das Ergebnis einer mehr oder weniger starken Drehung in einer DNA-Helix, die am stabilsten ist, wenn sie ~ 10,5 bp / Windung hat (für B-DNA). Supercoiling ermöglicht es unter- oder überwundener DNA, zu ihrer stabilsten Verdrillung zurückzukehren. Negatives Supercoiling ist das Ergebnis von unterwundener DNA. Unterwundene DNA ist nicht thremodynamisch günstig und senkt tatsächlich den Schmelzpunkt der DNA (der Punkt, an dem die Strangtrennung auftritt). Dies kann durch die Einführung von Supercoils kompensiert werden, ist aber auch wichtig für Prozesse wie die Transkription, die ssDNA erfordern. Negative Supercoils und ssDNA können als austauschbar angesehen werden. Negative Superspulen werden auch verwendet, um DNA um Histone in Eukaryoten und Archaeen zu verpacken. Auf der anderen Seite, Positives Supercoiling ist das Ergebnis überwundener DNA (auch thermodynamisch nicht günstig) und erhöht den Schmelzpunkt von DNA. Positives Supercoiling wird häufig bei Thermophilen gefunden, die bei höheren Temperaturen leben und verhindern müssen, dass ihre DNA übermäßig schmilzt. Es wurde auch vorgeschlagen, dass positives Supercoiling eine Rolle bei der Regulierung der Genexpression spielen kann (durch Hemmung des Promotorschmelzens). Organismen behalten aus den oben genannten Gründen gerne eine ungefähr konstante Menge an Supercoiling in ihrer DNA bei; Dies wird als superhelikale Dichte bezeichnet und ist charakteristisch für verschiedene Klassen von Organismen. Es wurde auch vorgeschlagen, dass positives Supercoiling eine Rolle bei der Regulierung der Genexpression spielen kann (durch Hemmung des Promotorschmelzens). Organismen behalten aus den oben genannten Gründen gerne eine ungefähr konstante Menge an Supercoiling in ihrer DNA bei; Dies wird als superhelikale Dichte bezeichnet und ist charakteristisch für verschiedene Klassen von Organismen. Es wurde auch vorgeschlagen, dass positives Supercoiling eine Rolle bei der Regulierung der Genexpression spielen kann (durch Hemmung des Promotorschmelzens). Organismen behalten aus den oben genannten Gründen gerne eine ungefähr konstante Menge an Supercoiling in ihrer DNA bei; Dies wird als superhelikale Dichte bezeichnet und ist charakteristisch für verschiedene Klassen von Organismen.