C/D/E-DNA

生物偏门知识整理——C型/D型/E型-DNA

总体结构示意图

C型DNA

C-DNA结构示意图

发生条件

它发生在大约66%的相对湿度以及和离子存在下，碱性氨基酸和一些其他化合物也可以促进其形成，如亮氨酸酰胺、丙氨酸酰胺、Lys-Ala、鱼精蛋白、异丙胺等等

结构特征

C-DNA 采用右手螺旋

每个碱基对的轴向上升约为3.32Å，每圈有9.33个碱基对→导致螺旋节距约为30.97Å

C-DNA 中的碱基对旋转约为38.58°

与A型和B型DNA 相比，C-DNA的直径更小，约为19 Å

C-DNA的碱基倾斜约为7.8°

参考文献

Portugal, J, and J A Subirana. “Counterions which favour the C form of DNA.”The EMBO journalvol. 4,9 (1985): 2403-8. doi:10.1002/j.1460-2075.1985.tb03946.x

D型DNA

发生条件

它存在于一些缺乏鸟嘌呤的DNA分子中

例子：仅具有交替A/T的DNA、高度修饰的T2噬菌体DNA(和超过70％糖基化，低于60％湿度)

某些噬菌体存在的糖基化核苷酸，这些核苷酸有利于D-DNA的形成

结构特征

D-DNA采用右手螺旋

每个螺旋转角有 8 个碱基对，因此，它显示出八重对称性，这种形式也称为多聚(dA-dT)形式

D-DNA的两条链彼此反平行

小沟深窄，可以捕获水分子和阳离子

每个碱基对的轴向上升约为3.03Å

D-DNA的碱基对倾斜显示-16.7°的负倾斜，也即碱基对相对于DNA螺旋轴向后移动。

参考文献

Saenger, W. (1984). DNA Structure. In Principles of Nucleic Acid Structure (pp. 253-282). Springer.

E型DNA

E-DNA结构示意图

发生条件

序列d(GGCGCC)₂的甲基化或者溴化，也即d(GGCGm⁵CC)₂和d(GGCGBr⁵CC)₂

结构特征

称为延伸DNA或偏心DNA

有一个长的螺旋轴上升，并且碱基的方向垂直于螺旋轴

E-DNA具有较深的大沟和较浅的小沟，形成不对称的外观

当E-DNA结晶时间较长时，d(GGCGm⁵CC)₂可以转变为标准A-DNA形式，这表明E-DNA 是 B-DNA 和 A-DNA 之间晶体学途径中的中间结构

E-DNA表面很容易被溶剂接触，大沟中的水位于堆积核苷酸的暴露面上

水和堆叠的碱基对的几何形状将促进dm⁵C-dG中的dm5C自发脱氨基，从而突变为dT-dA

B-DNA和E-DNA的CpG二核苷酸中的水分子(金色小球)

参考文献

Vargason, J., Eichman, B. & Ho, P. The extended and eccentric E-DNA structure induced by cytosine methylation or bromination.Nat Struct Mol Biol7, 758–761 (2000). https://doi.org/10.1038/78985

整体对比

	A-DNA	B-DNA	Z-DNA	C-DNA	D-DNA	E-DNA
螺旋方向	右手螺旋	右手螺旋	左手螺旋	右手螺旋	右手螺旋	-
发生条件	75%的相对湿度，存在钠钾铯等离子	92%相对湿度，离子浓度低	非常高的盐浓度，嘌呤和嘧啶碱基序列交替	66%相对湿度，存在锂离子和镁离子	-	-
碱基平面	垂直于螺旋轴	垂直于螺旋轴	垂直于螺旋轴	垂直于螺旋轴	垂直于螺旋轴	垂直于螺旋轴
每个碱基对的旋转度数	33°	36°	30°	38.6°	-	-
每个碱基对的轴向上升	2.56Å	3.38Å	3.71Å	3.32Å	3.03Å	-
螺旋直径	25.5Å	20Å	18Å	19.0Å	-	-
每圈的碱基对数	11对	10对	12对	9.33 对	8 对	7.5 对
磷酸骨架	正常	正常	之字形(Zig-Zag)	正常	正常	-
碱基对倾斜	19°	6.3°	7°	-7.8°	-16.7°	-
螺旋螺距	25.5Å	35.5Å	45.6Å	30.9Å	-	-
大沟	窄而深的大沟	宽而深的大沟	平的大沟	-	-	较深的大沟
小沟	宽而深的小沟	窄而深的小沟	窄而深的小沟	-	小沟深窄	较浅的小沟
糖褶皱	C3–endo	C2–endo	嘌呤C3–endo，嘧啶C2–endo	-	-	-

参考资料

[1] https://www.biologydiscussion.com/dna/dna-structure-forms-and-functions-with-diagram/26729#iii_C-Form_DNA

[2] https://biologyreader.com/different-forms-of-dna.html

[3] https://biologynotesonline.com/different-between-dna-a-form-dna-b-form-dna-z-form/

[4] Portugal, J, and J A Subirana. “Counterions which favour the C form of DNA.”The EMBO journalvol. 4,9 (1985): 2403-8. doi:10.1002/j.1460-2075.1985.tb03946.x

[5] Saenger, W. (1984). DNA Structure. In Principles of Nucleic Acid Structure (pp. 253-282). Springer.

[6] Vargason, J., Eichman, B. & Ho, P. The extended and eccentric E-DNA structure induced by cytosine methylation or bromination.Nat Struct Mol Biol7, 758–761 (2000). https://doi.org/10.1038/78985

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