Articulo de referencia

superenrollamiento del ADN

Estructura superenrollada de moléculas de ADN circular con baja torsión. La naturaleza helicoidal del dúplex de ADN se omite para mayor claridad. Estructura superenrollada de mo...

Estructura superenrollada de moléculas de ADN circular con baja torsión. La naturaleza helicoidal del dúplex de ADN se omite para mayor claridad.
Estructura superenrollada de moléculas de ADN lineal con extremos restringidos. La naturaleza helicoidal del dúplex de ADN se omite para mayor claridad.

El superenrollamiento del ADN se refiere a la cantidad de torsión en una hebra de ADN particular , lo que determina la cantidad de tensión en ella. Una hebra dada puede estar "superenrollada positivamente" o "superenrollada negativamente" (más o menos enrollada). La cantidad de superenrollamiento de una hebra afecta a varios procesos biológicos, como la compactación del ADN y la regulación del acceso al código genético (lo que afecta fuertemente al metabolismo del ADN y posiblemente a la expresión génica). Ciertas enzimas, como las topoisomerasas , cambian la cantidad de superenrollamiento del ADN para facilitar funciones como la replicación y la transcripción del ADN . [ 1 ] La cantidad de superenrollamiento en una hebra dada se describe mediante una fórmula matemática que la compara con un estado de referencia conocido como ADN en "forma B relajada".

Descripción general

En un segmento de ADN-B de doble hélice "relajado" , las dos hebras giran alrededor del eje helicoidal una vez cada 10,4-10,5 pares de bases . La adición o sustracción de giros, como hacen algunas enzimas , genera tensión. Si un segmento de ADN sometido a tensión se cierra formando un círculo mediante la unión de sus extremos y luego se le permite moverse libremente, adquiere una forma diferente, como un ocho. Esta forma se denomina superenrollamiento . (El sustantivo "superenrollamiento" se usa a menudo para describir la topología del ADN ).

El ADN de la mayoría de los organismos suele estar superenrollado negativamente. Se superenrolla positivamente de forma temporal durante la replicación o transcripción. Estos procesos se inhiben (regulan) si no se relaja rápidamente. La forma más simple de un superenrollamiento es un ocho; una cadena de ADN circular adopta esta forma para acomodar más o menos giros helicoidales. Los dos lóbulos del ocho aparecerán rotados en sentido horario o antihorario uno respecto al otro, dependiendo de si la hélice está sobreenrollada o subenrollada. Por cada giro helicoidal adicional que se acomoda, los lóbulos mostrarán una rotación más sobre su eje. [ 2 ]

Las contorsiones lobulares de un ADN circular, como la rotación de los lóbulos en forma de ocho que se muestra arriba, se denominan torsión . El ejemplo anterior ilustra que la torsión y la torsión son interconvertibles. El superenrollamiento se puede representar matemáticamente mediante la suma de la torsión y la torsión. La torsión es el número de vueltas helicoidales en el ADN y la torsión es el número de veces que la doble hélice se cruza sobre sí misma (estas son las superhélices). Las torsiones helicoidales adicionales son positivas y dan lugar a un superenrollamiento positivo, mientras que la torsión sustractiva causa un superenrollamiento negativo. Muchas enzimas topoisomerasas detectan el superenrollamiento y lo generan o disipan al cambiar la topología del ADN.

En parte debido a que los cromosomas pueden ser muy grandes, los segmentos centrales pueden comportarse como si sus extremos estuvieran anclados. Como resultado, pueden ser incapaces de distribuir el exceso de torsión al resto del cromosoma o de absorberla para recuperarse del desenrollamiento; en otras palabras, los segmentos pueden superenrollarse . En respuesta al superenrollamiento, adquirirán cierta torsión, como si sus extremos estuvieran unidos.

El ADN superenrollado forma dos estructuras: un plectonema o un toroide , o una combinación de ambos. Una molécula de ADN superenrollada negativamente produce una hélice levógira de una sola hebra (el toroide) o una hélice dextrógira de dos hebras con bucles terminales (el plectonema). Los plectonemas son generalmente más comunes en la naturaleza, y esta es la forma que adoptan la mayoría de los plásmidos bacterianos . En moléculas más grandes, es común la formación de estructuras híbridas: un bucle de un toroide puede extenderse hasta formar un plectonema. Si todos los bucles de un toroide se extienden, se convierte en un punto de ramificación en la estructura plectonémica. El superenrollamiento del ADN es importante para el empaquetamiento del ADN dentro de todas las células y parece desempeñar también un papel en la expresión génica. [ 3 ] [ 4 ]

Superenrollamiento del ADN inducido por intercalación

Basándose en las propiedades de las moléculas intercalantes , es decir, la fluorescencia al unirse al ADN y el desenrollamiento de los pares de bases del ADN, en 2016 se introdujo una técnica de molécula única para visualizar directamente plectonemas individuales a lo largo del ADN superenrollado [ 5 ] , lo que permitiría estudiar las interacciones de las proteínas de procesamiento del ADN con el ADN superenrollado. En ese estudio, se utilizó Sytox Orange (un colorante intercalante) para inducir el superenrollamiento en moléculas de ADN ancladas a la superficie.

Mediante este ensayo , se descubrió que la secuencia de ADN codifica la posición de los superenrollamientos plectonémicos. [ 6 ] Además, se encontró que los superenrollamientos de ADN se enriquecen en los sitios de inicio de la transcripción en procariotas . [ 7 ]

Funciones

Empaquetamiento del genoma

El superenrollamiento del ADN es fundamental para su empaquetamiento dentro de todas las células. Dado que la longitud del ADN puede ser miles de veces mayor que la de una célula, empaquetar este material genético en la célula o el núcleo (en eucariotas ) es una tarea compleja. El superenrollamiento del ADN reduce el espacio disponible y permite su empaquetamiento. En procariotas, predominan los superenrollamientos plectonémicos debido a la forma circular del cromosoma y la cantidad relativamente pequeña de material genético. En eucariotas, el superenrollamiento del ADN se presenta en múltiples niveles, tanto plectonémicos como solenoidales, siendo estos últimos los más eficaces para compactar el ADN. El superenrollamiento solenoidal se logra mediante histonas para formar una fibra de 10  nm. Esta fibra se enrolla posteriormente en una  fibra de 30 nm, y se enrolla sobre sí misma numerosas veces más.

El empaquetamiento del ADN aumenta considerablemente durante la mitosis , cuando los ADN hermanos duplicados se segregan en las células hijas. Se ha demostrado que la condensina , un gran complejo proteico que desempeña un papel central en el ensamblaje de los cromosomas mitóticos, induce superenrollamientos positivos de forma dependiente de la hidrólisis de ATP in vitro . [ 8 ] [ 9 ] El superenrollamiento también podría desempeñar un papel importante durante la interfase en la formación y el mantenimiento de los dominios de asociación topológica (TAD). [ 10 ]

El superenrollamiento también es necesario para la síntesis de ADN/ARN . Dado que el ADN debe desenrollarse para la acción de la ADN/ARN polimerasa , se generan superenrollamientos. La región que precede al complejo de la polimerasa se desenrollará; esta tensión se compensa con superenrollamientos positivos delante del complejo. Detrás del complejo, el ADN se vuelve a enrollar y se generan superenrollamientos negativos compensatorios . Las topoisomerasas , como la ADN girasa ( topoisomerasa de tipo II ), desempeñan un papel en la reducción de parte de la tensión durante la síntesis de ADN/ARN. [ 11 ]

En muchas especies bacterianas, las barreras a la difusión del superenrollamiento dividen el genoma en una serie de dominios de superenrollamiento (SD) topológicamente aislados. [ 12 ] Estos SD desempeñan un papel fundamental en la organización del nucleoide . Los SD se superenrollan negativamente en promedio, pero a veces también pueden superenrollarse positivamente. El grado de superenrollamiento puede variar en respuesta a diferentes formas de estrés e influye en la unión de diferentes proteínas asociadas al nucleoide (NAP) que organizan aún más el genoma bacteriano . [ 13 ] Por ejemplo, se ha demostrado que Dps de E. coli se une al ADN superenrollado mucho más rápidamente que al ADN relajado torsionalmente. [ 14 ]

expresión génica

Las proteínas especializadas pueden desenrollar pequeños segmentos de la molécula de ADN cuando se replica o se transcribe en ARN . Pero un trabajo publicado en 2015 ilustra cómo el ADN se abre por sí mismo. [ 3 ] [ 4 ]

La simple torsión del ADN puede exponer las bases internas al exterior, sin la ayuda de proteínas. Además, la transcripción misma deforma el ADN en las células humanas vivas, tensando algunas partes de la espiral y aflojándolas en otras. Esta tensión desencadena cambios en la forma, principalmente la apertura de la hélice para su lectura. Desafortunadamente, estas interacciones son muy difíciles de estudiar porque las moléculas biológicas cambian de forma con mucha facilidad. En 2008 se observó que la transcripción retuerce el ADN, dejando a su paso un rastro de ADN subenrollado (o superenrollado negativamente). Además, se descubrió que la propia secuencia de ADN afecta la forma en que la molécula responde al superenrollamiento. [ 3 ] [ 4 ]

Por ejemplo, los investigadores identificaron una secuencia específica de ADN que regula la velocidad de transcripción; a medida que la cantidad de superenrollamiento aumenta y disminuye, ralentiza o acelera el ritmo al que la maquinaria molecular lee el ADN. [ 3 ] Se plantea la hipótesis de que estos cambios estructurales podrían desencadenar estrés en otros puntos a lo largo de su longitud, lo que a su vez podría proporcionar puntos de activación para la replicación o la expresión génica. [ 3 ] [ 4 ] Esto implica que se trata de un proceso muy dinámico en el que tanto el ADN como las proteínas influyen mutuamente en cómo actúan y reaccionan. [ 3 ]

Expresión genética durante el choque por frío

Casi la mitad de los genes de la bacteria E. coli que se reprimen durante el choque térmico por frío también se reprimen cuando la girasa se bloquea con el antibiótico novobiocina . [ 15 ] Además, durante los choques térmicos por frío, la densidad de nucleoides aumenta y la proteína girasa y el nucleoide se colocalizan (lo que es consistente con una reducción en la relajación del ADN). Esto demuestra que la reducción del superenrollamiento negativo del ADN es uno de los principales mecanismos responsables del bloqueo de la transcripción de la mitad de los genes que llevan a cabo el programa de respuesta transcripcional al choque térmico por frío en las bacterias. Con base en esto, se ha propuesto un modelo estocástico de este proceso. Este modelo se ilustra en la figura, donde la reacción 1 representa la transcripción y su bloqueo debido al superenrollamiento. Mientras tanto, las reacciones 2 a 4 modelan, respectivamente, la traducción y la degradación de ARN y proteínas. [ 15 ]

Ilustración de cómo el choque térmico afecta el estado de superenrollamiento del ADN, bloqueando la actividad de la girasa. Los signos '−' y '+' representan el superenrollamiento negativo y positivo, respectivamente. También se muestra un modelo estocástico de la expresión génica durante el choque térmico en función del estado global de superenrollamiento del ADN. La transición de ON a OFF del promotor (P) provoca el bloqueo de la transcripción (es decir, la producción de ARN). Cuando está ON, el promotor puede producir ARN, a partir del cual se pueden producir proteínas. El ARN y las proteínas siempre están sujetos a degradación o dilución debido a la división celular.

Descripción matemática

Dibujo que muestra la diferencia entre un cromosoma de ADN circular (un plásmido) con una torsión helicoidal secundaria únicamente, y otro que contiene una torsión superhelicoidal terciaria adicional superpuesta al enrollamiento helicoidal secundario.

En la naturaleza, el ADN circular siempre se encuentra aislado como una hélice de orden superior, conocida como superhélice . En las discusiones sobre este tema, el giro de Watson-Crick se denomina enrollamiento secundario, y las superhélices, enrollamiento terciario. El esquema de la izquierda muestra una doble hélice de Watson-Crick relajada o circular abierta, y, junto a ella, una superhélice dextrógira. La estructura relajada de la izquierda solo se encuentra si el cromosoma está roto; la superhélice es la forma que se encuentra habitualmente en la naturaleza.

Para fines de cálculos matemáticos, una superhélice dextrógira se define como aquella que tiene un número negativo de vueltas superhelicoidales, y una superhélice levógira se define como aquella que tiene un número positivo de vueltas superhelicoidales. En el dibujo (que se muestra a la derecha), tanto el devanado secundario ( es decir, el de Watson-Crick) como el devanado terciario ( es decir, el devanado superhelicoidal) son dextrógiros, por lo que las supertorsiones son negativas (–3 en este ejemplo).

Se presume que la superhelicidad es resultado del subenrollamiento, lo que significa que existe una deficiencia en el número de giros secundarios de Watson-Crick. Dicho cromosoma se verá sometido a tensión, al igual que un resorte metálico macroscópico se tensa cuando se enrolla en exceso o se desenrolla. En el ADN sometido a esta tensión, aparecerán supergiros.

El superenrollamiento del ADN se puede describir numéricamente mediante cambios en el número de enlace Lk . El número de enlace es la propiedad más descriptiva del ADN superenrollado. Lk o , el número de vueltas en el plásmido/molécula de ADN relajado (tipo B), se determina dividiendo el total de pares de bases de la molécula por los pb relajados /vuelta que, según la referencia, es 10,4; [ 16 ] 10,5; [ 17 ] [ 18 ] 10,6. [ 19 ]

Lko=bpag/10.4{\displaystyle Lk_{o}=pb/10,4}

Lk es el número de cruces que una hebra realiza sobre la otra, a menudo representado como el número de giros de Watson-Crick presentes en un cromosoma circular en una proyección plana (generalmente imaginaria). Este número queda físicamente "fijado" en el momento del cierre covalente del cromosoma y no puede alterarse sin que se produzca una rotura de la hebra.

La topología del ADN se describe mediante la siguiente ecuación, en la que el número de enlace es equivalente a la suma de Tw , que es el número de giros o vueltas de la doble hélice, y Wr , que es el número de espirales o "torsiones". Si existe una molécula de ADN cerrada, la suma de Tw y Wr , o el número de enlace, no cambia. Sin embargo, pueden producirse cambios complementarios en Tw y Wr sin que cambie su suma:

Lk=Tw+Wr{\displaystyle Lk=Tw+Wr}

Tw , también llamado "torsión", es el número de torsiones de Watson-Crick en el cromosoma cuando no está confinado a un plano. Ya hemos visto que el ADN nativo suele ser superhelicoidal. Si se recorre el cromosoma superhelicoidalmente contando las torsiones secundarias de Watson-Crick, ese número será diferente del número contado cuando el cromosoma está confinado a un plano. En general, se espera que el número de torsiones secundarias en el cromosoma nativo superhelicoidal sea el número de enrollamiento "normal" de Watson-Crick , es decir, una sola torsión helicoidal de 10 pares de bases por cada 34 Å de longitud de ADN.

Wr , denominado "torsión", es el número de giros superhelicoidales. Dado que el ADN circular biológico suele estar subenrollado, Lk generalmente será menor que Tw , lo que significa que Wr normalmente será negativo.

Si el ADN está desenrollado, estará bajo tensión, exactamente como un resorte de metal se tensa cuando se desenrolla con fuerza, y la aparición de supertorsiones permitirá que el cromosoma alivie su tensión al adquirir supertorsiones negativas, que corrigen el desenrollamiento secundario de acuerdo con la ecuación topológica anterior.

La ecuación topológica muestra que existe una relación uno a uno entre los cambios en Tw y Wr . Por ejemplo, si se elimina una torsión secundaria de Watson-Crick, entonces se debe haber eliminado simultáneamente una supertorsión dextrógira (o, si el cromosoma está relajado, sin supertorsiones, entonces se debe agregar una supertorsión levógira).

El cambio en el número de enlace, Δ Lk , es el número real de vueltas en el plásmido/molécula, Lk , menos el número de vueltas en el plásmido/molécula relajado Lk o :

ΔLk=LkLko{\displaystyle \Delta Lk=Lk-Lk_{o}}

Si el ADN está superenrollado negativamente,ΔLk<0{\displaystyle \Delta Lk<0}El superenrollamiento negativo implica que el ADN está subenrollado.

Una expresión estándar independiente del tamaño de la molécula es la "diferencia de enlace específica" o "densidad superhelicoidal", denotada como σ , que representa el número de vueltas añadidas o eliminadas en relación con el número total de vueltas en la molécula/plásmido relajado, lo que indica el nivel de superenrollamiento.

σ=ΔLk/Lko{\displaystyle \sigma =\Delta {Lk/Lk_{o}}}

La energía libre de Gibbs asociada al enrollamiento viene dada por la siguiente ecuación [ 20 ].

ΔGRAMO/norte=10RTσ2{\displaystyle {\Delta G/N=10RT\sigma ^{2}}}

La diferencia en la energía libre de Gibbs entre el ADN circular superenrollado y el ADN circular desenrollado con N  >  2000 pb se aproxima mediante:

ΔGRAMO/norte=700kcal/bpag(ΔLk/norte){\displaystyle \Delta G/N=700\,{\text{Kcal}}/bp*(\Delta Lk/N)}

o bien, 16 cal/pb.

Dado que el número de enlace L del ADN superenrollado es el número de veces que las dos hebras se entrelazan (y ambas hebras permanecen covalentemente intactas), L no puede cambiar. El estado de referencia (o parámetro) L 0 de un dúplex de ADN circular es su estado relajado. En este estado, su torsión W = 0. Dado que L = T + W , en un estado relajado T = L . Por lo tanto, si tenemos un dúplex de ADN circular relajado de 400 pb, L ~ 40 (suponiendo ~10 pb por vuelta en el ADN-B). Entonces T ~ 40 .

  • Superenrollamiento positivo:
    T = 0, W = 0, entonces L = 0
    T = +3, W = 0, entonces L = +3
    T = +2, W = +1, entonces L = +3
  • Superenrollamiento negativo:
    T = 0, W = 0, entonces L = 0
    T = -3, W = 0, entonces L = -3
    T = -2, W = -1, entonces L = -3

Los superenrollamientos negativos favorecen el desenrollamiento local del ADN, permitiendo procesos como la transcripción , la replicación del ADN y la recombinación . También se cree que el superenrollamiento negativo favorece la transición entre el ADN-B y el ADN-Z , y modera las interacciones de las proteínas de unión al ADN implicadas en la regulación génica . [ 21 ]

Modelos estocásticos

Se han propuesto algunos modelos estocásticos para explicar los efectos de la acumulación de superenrollamiento positivo (PSB) en la dinámica de la expresión génica (por ejemplo, en la expresión génica bacteriana), que difieren, entre otros aspectos, en el nivel de detalle. En general, el nivel de detalle aumenta al añadir procesos afectados por el superenrollamiento y que, a su vez, lo afectan. Con esta adición, la complejidad del modelo también aumenta.

Por ejemplo, en [ 22 ] se proponen dos modelos de diferente complejidad. En el más detallado, los eventos se modelaron a nivel de nucleótido, mientras que en el otro los eventos se modelaron solo en la región promotora, y por lo tanto requirió que se tuvieran en cuenta muchos menos eventos.

Modelo estocástico procariota de la dinámica de la producción de ARN y el bloqueo de la transcripción en la región promotora, debido a PSB.

Ejemplos de modelos estocásticos que se centran en los efectos de PSB sobre la actividad de un promotor se pueden encontrar en: [ 23 ] [ 24 ] En general, estos modelos incluyen un promotor, Pro, que es la región del ADN que controla la transcripción y, por lo tanto, cuya actividad/bloqueo se ve afectada por PSB. También se incluyen moléculas de ARN (el producto de la transcripción), ARN polimerasas (RNAP) que controlan la transcripción y girasas (G) que regulan PSB. Finalmente, se necesita un medio para cuantificar PSB en el ADN (es decir, el promotor) en cualquier momento dado. Esto se puede hacer mediante algún componente en el sistema que se produce con el tiempo (por ejemplo, durante los eventos de transcripción) para representar superenrollamientos positivos, y que es eliminado por la acción de las girasas. La cantidad de este componente se puede ajustar para afectar la tasa de transcripción.

Efectos sobre el coeficiente de sedimentación

Figura que muestra los diversos cambios conformacionales que se observan en el ADN circular a diferentes valores de pH. A un pH de aproximadamente 12 (alcalino), se observa una disminución en el coeficiente de sedimentación, seguida de un aumento constante hasta un pH de aproximadamente 13, momento en el que la estructura se transforma en la misteriosa "Forma IV".

Las propiedades topológicas del ADN circular son complejas. En los textos estándar, estas propiedades se explican invariablemente en términos de un modelo helicoidal para el ADN, pero en 2008 se observó que cada topoisómero, negativo o positivo, adopta una distribución única y sorprendentemente amplia de conformaciones tridimensionales. [ 4 ]

Cuando se determina el coeficiente de sedimentación , s , del ADN circular en un amplio rango de pH , se observan las siguientes curvas. Aquí se muestran tres curvas que representan tres especies de ADN. De arriba abajo, son: "Forma IV" (verde), "Forma I" (azul) y "Forma II" (rojo).

La "Forma I" (curva azul) es la nomenclatura tradicional utilizada para la forma nativa del ADN circular bicatenario, tal como se recupera de virus y plásmidos intracelulares. La Forma I está cerrada covalentemente, por lo que cualquier enrollamiento plectonémico que pueda estar presente queda bloqueado. Si se introduce una o más muescas en la Forma I, se posibilita la rotación libre de una hebra con respecto a la otra, y se observa la Forma II (curva roja).

La forma IV (curva verde) es el producto de la desnaturalización alcalina de la forma I. Se desconoce su estructura, salvo que es persistentemente bicatenaria y extremadamente densa.

Entre pH 7 y pH 11,5, el coeficiente de sedimentación s , para la Forma I, es constante. Luego disminuye y, a un pH ligeramente inferior a 12, alcanza un mínimo. Con aumentos posteriores del pH, s vuelve a su valor anterior. Sin embargo, no se detiene ahí, sino que continúa aumentando sin cesar. A pH 13, el valor de s ha aumentado hasta casi 50, dos o tres veces su valor a pH 7, lo que indica una estructura extremadamente compacta.

Si se reduce el pH, el valor s no se restablece. En su lugar, se observa la curva verde superior. El ADN, ahora en el estado conocido como Forma IV, permanece extremadamente denso, incluso si el pH se restablece al rango fisiológico original. Como se mencionó anteriormente, la estructura de la Forma IV es casi completamente desconocida y actualmente no existe una explicación aceptada para su extraordinaria densidad. Lo único que se sabe sobre la estructura terciaria es que es de doble hélice, pero no presenta enlaces de hidrógeno entre las bases.

Se considera que estos comportamientos de las Formas I y IV se deben a las propiedades peculiares del ADN dúplex, que se ha cerrado covalentemente formando un círculo de doble cadena. Si la integridad covalente se ve interrumpida incluso por una sola muesca en una de las cadenas, todo este comportamiento topológico cesa y se observa la curva inferior de la Forma II ( Δ ). Para la Forma II, las alteraciones en el pH tienen muy poco efecto sobre s . Sus propiedades físicas son, en general, idénticas a las del ADN lineal. A pH 13, las cadenas de la Forma II simplemente se separan, al igual que las cadenas del ADN lineal. Las cadenas simples separadas tienen valores de s ligeramente diferentes , pero no muestran cambios significativos en s con aumentos adicionales del pH.

Una explicación completa de estos datos escapa al alcance de este artículo. En resumen, las alteraciones en s se producen debido a cambios en la superhelicidad del ADN circular. Estos cambios en la superhelicidad se ilustran esquemáticamente mediante cuatro pequeños dibujos que se han superpuesto estratégicamente a la figura anterior.

En resumen, se cree que las alteraciones de s observadas en la curva de titulación de pH anterior se deben a cambios en el enrollamiento superhelicoidal del ADN en condiciones de pH creciente. Hasta pH 11,5, el supuesto "subenrollamiento" produce una supertorsión dextrógira ("negativa"). Pero a medida que aumenta el pH, y la estructura helicoidal secundaria comienza a desnaturalizarse y desenrollarse, el cromosoma (si podemos hablar antropomórficamente) ya no "quiere" tener el enrollamiento completo de Watson-Crick, sino que "quiere", cada vez más, estar "subenrollado". Dado que hay cada vez menos tensión que aliviar mediante el enrollamiento superhelicoidal, las superhélices desaparecen progresivamente a medida que aumenta el pH. A un pH ligeramente inferior a 12, todo incentivo para la superhelicidad ha expirado, y el cromosoma aparecerá como un círculo abierto y relajado.

A un pH aún más elevado, el cromosoma, que ahora se está desnaturalizando en serio, tiende a desenrollarse por completo, lo cual no puede hacer (porque L k está unido covalentemente). En estas condiciones, lo que antes se consideraba un "desenrollamiento incompleto" se ha convertido en un "sobreenrollamiento". De nuevo hay tensión, y de nuevo se alivia (al menos en parte) mediante la superhelicidad, pero esta vez en la dirección opuesta ( es decir, levógira o "positiva"). Cada supertorsión terciaria levógira elimina una única torsión secundaria de Watson-Crick dextrógira , ahora indeseable .

La titulación finaliza a pH 13, donde aparece la forma IV.

Véase también

Referencias

  1. Bar A, Kabakçoğlu A, Mukamel D (octubre de 2011). "Desnaturalización del ADN circular: mecanismo de superenrollamiento". Physical Review E. 84 ( 4 Pt 1) 041935. arXiv : 1108.5444 . Bibcode : 2011PhRvE..84d1935B . doi : 10.1103/physreve.84.041935 . PMID 22181203. S2CID 28666131 .  
  2. Champoux JJ (2001). "Topoisomerasas de ADN: estructura, función y mecanismo". Annual Review of Biochemistry . 70 : 369–413 . doi : 10.1146/annurev.biochem.70.1.369 . PMID 11395412 . 
  3. 1 2 3 4 5 6 Singer E (5 de enero de 2016). "Cómo extraños giros en el ADN orquestan la vida" . Quanta Magazine . Recuperado el 7 de enero de 2016 .
  4. 1 2 3 4 5 Irobalieva RN, Fogg JM , Catanese DJ, Sutthibutpong T, Chen M, Barker AK, et al. (octubre de 2015). " Diversidad estructural del ADN superenrollado" . Nature Communications . 6 (8440) 8440. Bibcode : 2015NatCo...6.8440I . doi : 10.1038/ncomms9440 . PMC 4608029. PMID 26455586 .   
  5. Ganji M, Kim SH, van der Torre J, Abbondanzieri E, Dekker C (julio de 2016). "Ensayo de fluorescencia de molécula única basado en intercalación para estudiar la dinámica del superenrollamiento del ADN" . Nano Letters . 16 (7): 4699– 4707. Bibcode : 2016NanoL..16.4699G . doi : 10.1021/acs.nanolett.6b02213 . PMID 27356180 . 
  6. Kim SH, Ganji M, Kim E, van der Torre J, Abbondanzieri E, Dekker C (diciembre de 2018). Laub MT, Barkai N (eds.). "La secuencia de ADN codifica la posición de los superenrollamientos de ADN" . eLife . 7 e36557 . doi : 10.7554/eLife.36557 . PMC 6301789. PMID 30523779 .  
  7. Dorman CJ (2026). "Primer microbiano: superenrollamiento del ADN bacteriano" . Microbiología . 172 ( 2): 001667. doi : 10.1099/mic.0.001667 . ISSN 1465-2080 . PMC 12904600. PMID 41686857 .   
  8. Kimura K, Hirano T (agosto de 1997). "Superenrollamiento positivo del ADN dependiente de ATP por la condensina 13S: una implicación bioquímica para la condensación cromosómica" . Cell . 90 (4): 625– 634. doi : 10.1016/s0092-8674(00)80524-3 . PMID 9288743 . 
  9. Kimura K, Rybenkov VV, Crisona NJ, Hirano T, Cozzarelli NR (julio de 1999). "La condensina 13S reconfigura activamente el ADN mediante la introducción de un enrollamiento positivo global: implicaciones para la condensación cromosómica" . Cell . 98 (2): 239–248 . doi : 10.1016/s0092-8674(00)81018-1 . PMID 10428035 . 
  10. Racko D, Benedetti F, Dorier J, Stasiak A (enero de 2019). "¿Están superenrollados los TAD?" . Nucleic Acids Research . 47 (2): 521– 532. doi : 10.1093/nar/gky1091 . PMC 6344874 . PMID 30395328 .  
  11. Albert AC, Spirito F, Figueroa-Bossi N, Bossi L, Rahmouni AR (agosto de 1996). "El superenrollamiento hipernegativo del ADN molde durante la transcripción del gen de resistencia a la tetraciclina en mutantes topA está en gran medida restringido in vivo" . Nucleic Acids Research . 24 (15): 3093–3099 . doi : 10.1093/nar/24.15.3093 . PMC 146055. PMID 8760899 .  
  12. Shen BA, Landick R (septiembre de 2019). " Transcripción de la cromatina bacteriana" . Journal of Molecular Biology . 431 (20): 4040– 4066. doi : 10.1016/j.jmb.2019.05.041 . PMC 7248592. PMID 31153903 .  
  13. Walker AM, Abbondanzieri EA , Meyer AS (mayo de 2024). "Vivir para luchar otro día: El nucleoide bacteriano bajo estrés" . Molecular Microbiology . 123 (2): 168– 175. doi : 10.1111/mmi.15272 . PMC 11527795. PMID 38690745 .  
  14. ^ Shahu S, Vtyurina N, Das M, Meyer AS, Ganji M, Abbondanzieri EA (mayo de 2024). "Los contactos puente de ADN permiten que Dps de E. coli condense el ADN" . Investigación de ácidos nucleicos . 52 (8): 4456– 4465. doi : 10.1093/nar/gkae223 . PMC 11077075 . PMID 38572752 .  
  15. 1 2 Dash S, Palma CS, Baptista IS, Almeida BL, Bahrudeen MN, Chauhan V, et al. (agosto de 2022). "La alteración del superenrollamiento del ADN sirve como desencadenante de genes reprimidos por choque térmico a corto plazo en E. coli" . Nucleic Acids Research . 50 (15): 8512– 8528. doi : 10.1093/nar/gkac643 . PMC 9410904. PMID 35920318 .   
  16. Shimada J, Yamakawa H (1984). "Probabilidades de cierre de anillo para cadenas retorcidas tipo gusano. Aplicación al ADN". Macromolecules . 17 (4): 689– 698. Bibcode : 1984MaMol..17..689S . doi : 10.1021/ma00134a028 .
  17. Essevaz-Roulet B, Bockelmann U, Heslot F (octubre de 1997). "Separación mecánica de las hebras complementarias del ADN" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 94 (22): 11935– 11940. Bibcode : 1997PNAS...9411935E . doi : 10.1073/pnas.94.22.11935 . PMC 23661. PMID 9342340 .  
  18. Lavery R, ​​Lebrun A, Allemand JF, Bensimon D, Croquette V (2002). "Estructura y mecánica de biomoléculas individuales: experimento y simulación". Journal of Physics: Condensed Matter . 14 (14): R383– R414. Bibcode : 2002JPCM...14R.383L . doi : 10.1088/0953-8984/14/14/202 . S2CID 250870567 . 
  19. Moroz JD, Nelson P (diciembre de 1997). "Paseos dirigidos torsionales, elasticidad entrópica y rigidez de torsión del ADN" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 94 (26): 14418– 14422. arXiv : cond-mat/9708158 . Bibcode : 1997PNAS...9414418M . doi : 10.1073/pnas.94.26.14418 . PMC 25005. PMID 9405627 .  
  20. ^ Vologodskii AV, Lukashin AV, Anshelevich VV, Frank-Kamenetskii MD (marzo de 1979). "Fluctuaciones en el ADN superhelicoidal" . Investigación de ácidos nucleicos . 6 (3): 967– 982. doi : 10.1093/nar/6.3.967 . PMC 327745 . PMID 155809 .  
  21. Chawla HS (2002). Introducción a la biotecnología vegetal . Science Publishers. ISBN 978-1-57808-228-5.
  22. Palma CS, Kandavalli V, Bahrudeen MN, Minoia M, Chauhan V, Dash S, et al. (mayo de 2020). "Análisis de la dinámica in vivo del bloqueo de la transcripción debido a la acumulación de superenrollamiento positivo" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Gene Regulatory Mechanisms . 1863 (5) 194515. doi : 10.1016/j.bbagrm.2020.194515 . PMID 32113983 .  
  23. Chong S, Chen C, Ge H, Xie XS (julio de 2014). " Mecanismo de estallido transcripcional en bacterias" . Cell . 158 (2): 314–326 . doi : 10.1016/j.cell.2014.05.038 . PMC 4105854. PMID 25036631 .  
  24. Baptista IS, Ribeiro AS (junio de 2020). "Modelos estocásticos que acoplan la expresión génica y la partición en la división celular en Escherichia coli" . Bio Systems . 193–194 104154. Bibcode : 2020BiSys.19304154B . doi : 10.1016/j.biosystems.2020.104154 . PMID 32353481 . 

Lecturas adicionales

  • Bloomfield VA, Crothers DM, Tinoco Jr I (2000). Ácidos nucleicos: estructuras, propiedades y funciones . Sausalito, California: University Science Books. pp. 446–453 . ISBN  978-0-935702-49-1.