Ich habe Ein wenig Hilfe beim Verständnis von DNA-Supercoiling gelesen , Verständnis von DNA-Supercoiling und Warum erzeugt Unterwindung eine topologische Belastung der DNA? , aber es gibt immer noch etwas, das ich nicht verstehe. Die Transkription erzeugt positive Superspulen vor der RNA-Polymerase und negative Superspulen dahinter, und laut meinen TAs verursacht dies genug mechanische Belastung, um manchmal sogar die Transkription zu stoppen. Warum rotiert die Polymerase nicht einfach um die DNA, um sie zu entlasten?
Das folgende Video ist hilfreich, um zu kommunizieren, was die Frage stellt. Das Modell, das mir beigebracht wurde, ist, dass die Polymerase auf einem linearen Pfad fortschreitet, nicht auf einem helikalen Pfad, und daher zwingt die Transkriptionsblase positive Superspulen nach vorne und negative nach hinten. Das Video zeigt dies mit einem Stift anstelle der Polymerase und einem Schnürsenkel anstelle der DNA; eine Verschiebung des Stifts strafft die Windungen stromabwärts und lockert sie stromaufwärts. Die Art und Weise, wie dies von der Realität abzuweichen scheint, ist der Schreibtisch oder Hintergrund im Video, der verhindert, dass sich der Stift dreht, und die Luft, die keine Reibung oder Wärmeenergie bietet. Im wirklichen Leben ist die Polymerase kein Stift und die DNA sitzt nicht auf einem Schreibtisch und das umgebende Medium ist wässrig und natürlich ist das Ganze in einem kleineren physikalischen Maßstab, sodass Wärme anders wahrgenommen wird. Aber warum nicht
https://www.youtube.com/watch?v=J4YlcD59-yw
PS Ich habe mir auch angesehen , bewegt sich die RNA-Polymerase um die DNA herum oder dreht sich die DNA unter der Polymerase? , aber ich bin mir nicht sicher, was ich aus diesem Thread nehmen soll. Einige Antworten stimmen nicht überein und andere erwähnen nur das Abwickeln, was afaik im Vergleich zum Mangel an Rotation eine viel geringere Belastungsquelle darstellt.
Berücksichtige das:
Diese Ideen werden in der Originalarbeit diskutiert, die das Modell der „Zwillings-Transkriptionsschleife“ oder der „Zwillings-Supercoiled-Domäne“ vorschlägt, um die Beobachtung von transkriptionell gekoppeltem DNA-Supercoiling zu erklären:
Damit dieses Modell funktioniert, muss das zum Superspulen der DNA erforderliche Drehmoment, das eine Drehung des RNAP-Komplexes verursachen würde, durch das Reibungsdrehmoment überwunden werden, das der Drehung des Komplexes entgegenwirkt. Eine mathematische Behandlung in diesem Artikel schätzt , dass RNAP selbst mit einem mäßig großen Transkript und einer einzelnen Ribosomenbindung nicht ausreichen würde , um eine signifikante Supercoiling in verdünnter wässriger Lösung einzuführen .
Sie schätzen jedoch, dass ein größeres Transkript mit 20 angehängten Ribosomen ein ausreichendes Reibungsdrehmoment gegen die RNAP-Rotation aufweisen würde, um eine gewisse Supercoiling der DNA zu verursachen. Darüber hinaus erkennen die Autoren an, dass dieses Modell in verdünnter wässriger Lösung nicht repräsentativ für die tatsächlichen Bedingungen innerhalb einer Zelle ist, wo das Vorhandensein anderer Makromoleküle die RNAP-Rotation viel stärker behindern könnte als Wasser allein.
Außerdem können RNAP selbst, das RNA-Transkript oder die Proteine, die es binden, während der Transkription physikalisch an irgendeiner Zellstruktur verankert werden. Zum Beispiel:
Eine solche physikalische Verankerung des Transkriptionskomplexes würde sicherlich seine Rotation um die DNA-Helix verhindern.
Es ist vielleicht auch wichtig darauf hinzuweisen, dass Zellen Topoisomerasen haben , die die durch die Transkription (neben anderen Prozessen) erzeugte superhelikale Spannung entlasten. Wenn das durch Supercoiling verursachte Drehmoment auf RNAP durch diese Topoisomerasen negiert wird, gibt es nicht wirklich eine andere Kraft, die RNAP zum Rotieren bringen würde. Trotzdem tritt Supercoiling als Ergebnis der Transkription in vivo auf und hat wichtige Auswirkungen auf die genomische Struktur und die Genregulation. Siehe das folgende Papier für eine Überprüfung:
Ma J, Wang MD. 2016. DNA-Supercoiling während der Transkription. Biophys Rev 8 (Ergänzung 1): 75–87.
Bryan Krause