Supercoiled DNA

Supercoiling eines ringförmigen DNA-Moleküls

Supercoiled-Struktur eines linearen DNA-Moleküls

Supercoil ringförmiger DNA

Supercoiled DNAist ein Synonym für geschlossene, ringförmige (cccDNA), aber auch lineareDNA-Moleküle, welche extrem gepackt als spiralisierte Helices imKernäquivalent(beiProkaryoten) bzw. imZellkern(beiEukaryoten) vorliegen.

Geometrisch sitzt noch eine Dimension Spiralisation auf der Spirale auf, die auch praktisch nachzuweisen ist. Natürlich vorkommende ringförmige DNA-Moleküle liegen in superhelikaler Form vor. Superhelikalität entsteht durch die Einführung von helikalen Windungen. Die Verdrillung der DNA wird durch Ausbildung einer Supercoil-Struktur ausgeglichen. Da die Gesamtlänge der DNA einer Zelle oft ein Tausendfaches des Durchmessers der Zelle beträgt, ist dasSupercoilingessentiell für die Funktionsfähigkeit einiger Lebewesen.

Eine rechtsgängige Verdrillung wird dabei alsnegatives Supercoiling(auchnegativer Supertwist), eine linksgängige Überspiralisierung alspositives Supercoiling(auchpositiver Supertwist) bezeichnet.

Struktur

Supercoiled DNA kommt in jeder lebenden Zelle vor. Sie sorgt dafür, dass stets eine Mindestmenge von Basenpaaren geöffnet ist, um so denPolymerasenzu ermöglichen, den Vorlage-Strang zum neuen Doppelstrang zu ergänzen. Dieses gilt für dieReplikationund für dieTranskription.Es kommt zu einem Gleichgewicht zwischen zwei so genanntenTopoisomerasen.

DieTopoisomerase IIschneidet zwei Stränge und verklebt sie. Dieser Vorgang benötigt Energie und ist daherATP-abhängig.

DieTopoisomerase Ibenötigt keine Energie und entfernt das „Supercoil “, indem sie nur einen Strang schneidet, sich um den geschlossenen Strang dreht und die Lücke wieder verschließt.
So kann die DNA- und RNA-Synthese nur ablaufen, wenn ausreichend ATP vorhanden ist. Unter Hunger-Bedingungen findet keine Synthese statt.

DieGyrasehemmer,welche die prokaryotischen Topoisomerase II (Gyrase) und teilweiseIVhemmen, gehören fürProkaryotenzu den stärksten bekannten Giften; Beispiele sind dieNalidixinsäureoderFluorchinolone.

Siehe auch

• Topoisomerase
• Gyrasehemmer