Warum haben die meisten Organismen negative Supercoiled-DNA?

Ein wichtiger Begriff in der DNA-Topologie ist die Verknüpfungszahl ($Lk$), was die Summe aus rechtshändigem Verdrehen # und linkshändigem Krümmen # ($Tw+Wr$). Sagen Sie die$Lk = x$für entspannte DNA. Wenn$Lk<x$dann haben Sie negatives Supercoiling, während positives Supercoiling auftritt, wenn$Lk>x$.

Je höher die$Lk$Wert, je höher die helikale Energie der DNA und desto schwieriger ist es, sie zu trennen, was bedeutet, dass die DNA jetzt stabiler ist. Unter sogenannten „extremen“ Bedingungen (z. B. hoher Säuregehalt oder hohes T˚) muss der Organismus seine DNA vor Abbau schützen. Daher benötigen diese Organismen eine stabilere Form ihrer DNA, die durch positives Supercoiling und/oder hohen GC-Gehalt erreicht werden kann.

Warum hat nun die überwiegende Mehrheit der Organismen negativ supercoiled DNAs? Lässt man die DNA sich selbst überlassen, nimmt sie eine an$Lk=x$, dh es wird in seiner "entspannten" Form vorliegen. Negatives Supercoiling entstand aufgrund des Vorhandenseins von Topoisomerasen (Typ I und II), die Proteine ​​sind, die die DNA spalten und die helikalen Spannungen lösen und die kumulativ dazu führen, dass die DNA im Vergleich zu ihrer Relax-Form leicht unterwindet. Ist das gut für den Organismus, wenn man unter nicht aggressiven Bedingungen lebt? Ja, es liegt daran, dass die abnimmt$Lk$erleichtert die Trennung der DNA. Dies bedeutet, dass Replikation und Transkription einfacher ablaufen können, oder sie benötigen jetzt weniger Energie, um ihre Funktionen auszuführen.

Hier eine ausgezeichnete Referenz zu diesem Thema sowie ein Youtube-Video , das diese Konzepte mit Strings erklärt. Letzteres ist sehr hilfreich, da diese Konzepte visuell leichter zu verstehen sind als schriftlich.

Ich hoffe das hilft.

Bei negativer Superwicklung ist die Anzahl der Kreuzungen der Stränge WENIGER als bei positiver Superwicklung, was das Abwickeln für die Prozesse der Replikation, Transkription ... erleichtert.