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
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)
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
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E-DNA结构示意图
发生条件
序列 的甲基化或者溴化，也即 和
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，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$ dm5CdGdm5CdTdA $
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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
[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