C/D/E-DNA

1. 生物偏门知识整理——C型/D型/E型-DNA

**Author:** [Momo.Deviluke]

**Link:** [1]

1. 1. 总体结构示意图

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1. 1. C型DNA

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C-DNA结构示意图

1. 1. 1. 发生条件

它发生在大约66%的相对湿度以及$Li^{+}$和$Mg^{2+}$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

1. 1. 1. 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°

1. 1. 1. 参考文献

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

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1. 1. D型DNA

1. 1. 1. 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($m^5C$和超过70％糖基化，低于60％湿度)

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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

1. 1. 1. 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。

1. 1. 1. 参考文献

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

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1. 1. E型DNA

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E-DNA结构示意图

1. 1. 1. 发生条件

序列$d(GGCGCC)_2$ 的甲基化或者溴化，也即 $d(GGCGm^5CC)_2$ 和$d(GGCGBr^5CC)_2$

1. 1. 1. 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，$d(GGCGm^5CC)_2$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$ dm^5C$-$dG$中的$dm^5C$自发脱氨基，从而突变为$dT$-$dA $

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B-DNA和E-DNA的CpG二核苷酸中的水分子(金色小球)

1. 1. 1. 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 Biol***7**, 758–761 (2000). [2](https://doi.org/10.1038/78985)

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1. 1. 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 | - | - | - |

1. 1. 参考资料

> [1] [3](https://www.biologydiscussion.com/dna/dna-structure-forms-and-functions-with-diagram/26729#iii\_C-Form\_DNA) > [2] [4](https://biologyreader.com/different-forms-of-dna.html) > [3] [5](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 journal*vol. 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 Biol***7**, 758–761 (2000). [6](https://doi.org/10.1038/78985)