Diferența cheie dintre superînvăluirea pozitivă și negativă a ADN-ului este că, în timpul supraînfăşurării pozitive a ADN-ului, catena de ADN este supraînfăşurată în comparaţie cu starea relaxată, în timp ce în timpul supraînfăşurării negative a ADN-ului, catena de ADN este sub înfăşurare în comparaţie cu stare relaxată.
Superbobinarea ADN-ului este cantitatea de răsucire dintr-o catenă de ADN (supra-înfășurare sau sub înfășurare) și determină cantitatea de tulpină a firului. Topoizomerazele sunt enzimele care facilitează și reglează supraînfăşurarea ADN-ului pentru a îmbunătăți replicarea și transcripția ADN-ului. Sunt prezente în toate celulele, inclusiv în bacterii și oameni. Supercoiling-ul ADN-ului este important pentru multe procese celulare, cum ar fi compactarea ADN-ului și expresia genelor, prin reglarea accesului la codul genetic. Există două tipuri de supercoiling ADN ca supercoiling pozitiv și supercoiling negativ.
Ce este Supercoiling pozitiv a ADN-ului?
Superînfăşurarea pozitivă a ADN-ului este un proces în care catena de ADN este supraînfăşurată în comparaţie cu starea relaxată. Acest lucru se întâmplă atunci când conformația dublu elicoidal a ADN-ului (la dreapta) este răsucită mai strâns (peste înfășurare într-un mod cu mâna dreaptă) până când structura elicoidală devine distorsionată și se dezvoltă într-un nivel de „nod”.
Figura 01: Superbobinarea ADN-ului
Ecuațiile matematice elaborează supraînfăşurarea pozitivă a ADN-ului. ADN-ul nu este supraînfăşurat în mod pozitiv în timpul stărilor normale, ci apare numai în timpul proceselor celulare, de exemplu, pentru a facilita mitoza în care ADN-urile surori duplicate sunt segregate în celule fiice în timpul interfazei în dezvoltarea și menținerea domeniilor asociate topologic. Aceste domenii sunt TAD-uri. Mai mult, în timpul asamblării cromozomului mitotic, s-a demonstrat că condensina induce supraînfăşurarea pozitivă a ADN-ului. Condensarea este un complex proteic mare care joacă un rol major în ansamblul cromozomului mitotic și induce supraînfăşurarea pozitivă într-o manieră dependentă de hidroliza ATP.
Ce este Supercoiling negativ a ADN-ului?
Superînfăşurarea negativă a ADN-ului este un proces în care catena de ADN este sub înfăşurare în comparaţie cu starea relaxată. Acest lucru se întâmplă atunci când conformația dublă elicoidă a ADN-ului (stângaci) este răsucită mai ușoară (sub înfășurare într-un mod cu mâna stângă) până când structura elicoidală devine mai relaxată decât forma normală relaxată a ADN-ului. Facilitează replicarea și transcripția ADN-ului prin enzimele topoizomerazei.
Figura 02: Supercoiling negativ a ADN
Superbobinarea ADN-ului produce două tipuri de structuri numite plectonem sau toroid. Uneori, ar putea fi o combinație a ambelor. În timpul supraînfăşurării negative a ADN-ului, molecula de ADN va produce fie o spirală dreaptă cu două porniri cu bucle terminale (plectonemul) fie o spirală stânga cu un început (toroidul). Plectonemele sunt mai frecvente în natură, în special în bacterii.
Care sunt asemănările dintre supraînfăşurarea pozitivă şi cea negativă a ADN-ului?
- Superrularea pozitivă și negativă a ADN-ului este prezentă în toate organismele (de la bacterii până la oameni)
- Ambele procese schimbă forma catenei de ADN.
- Ele afectează structura dublu-helicol a ADN-ului.
- În plus, ambele mecanisme sunt importante pentru facilitarea multor funcții celulare.
- Enzimele controlează supraînfăşurarea pozitivă şi negativă a ADN-ului.
Care este diferența dintre supraînvăluirea pozitivă și cea negativă a ADN-ului?
Diferența cheie dintre supraînfăşurarea pozitivă şi cea negativă a ADN-ului este că, în timpul supraînfăşurării pozitive a ADN-ului, catena de ADN este supraînfăşurată în comparaţie cu starea relaxată, în timp ce în timpul supraînfăşurării negative a ADN-ului, catena de ADN este sub înfăşurare în comparaţie cu stare relaxată. ADN-ul majorității organismelor este supraîncolăcit negativ în stare normală. Supercoiling pozitiv are loc numai în timpul anumitor funcții celulare. Mai mult, supraînfăşurarea pozitivă a ADN-ului are loc spre partea dreaptă, în timp ce supraînfăşurarea negativă a ADN-ului are loc spre partea stângă.
Infograficul de mai jos prezintă diferențele dintre superînvăluirea pozitivă și cea negativă a ADN-ului în formă tabelară pentru comparație una lângă alta.
Rezumat – Supercoiling pozitiv versus negativ al ADN
Supercoiling-ul ADN este important în multe procese celulare, cum ar fi compactarea ADN-ului și expresia genelor, prin reglarea accesului la codul genetic. De asemenea, facilitează și reglează supraînfăşurarea ADN-ului pentru a îmbunătăți replicarea și transcripția ADN-ului. Diferența esențială dintre superînvăluirea pozitivă și negativă a ADN-ului este aceea că, în timpul superînfăşurării pozitive a ADN-ului, catena de ADN este supraînfăşurată în comparaţie cu starea relaxată, în timp ce în timpul superînfăşurării negative a ADN-ului, catena ADN este sub înfăşurare în comparaţie cu starea relaxată. Ambele procese de supraînfăşurare ale unei spire date sunt elaborate printr-o formulă matematică. Ambele procese sunt comparate cu o stare de referință cunoscută ca starea relaxată a ADN-ului sau forma relaxată B a ADN-ului.
