Я прочитал «Небольшая помощь в понимании сверхспирализации ДНК» , «Понимание сверхспирализации ДНК » и «Почему раскручивание создает топологическую деформацию ДНК?» , но я все еще чего-то не понимаю. Транскрипция создает положительные суперспирали перед РНК-полимеразой и отрицательные суперспирали позади нее, и, согласно моим ТА, это вызывает достаточное механическое напряжение, иногда даже останавливающее транскрипцию. Почему бы полимеразе просто не вращаться вокруг ДНК, чтобы снять напряжение?
Видео ниже полезно для того, чтобы сообщить, что задает вопрос. Модель, которой меня учили, заключается в том, что полимераза движется по линейному пути, а не по спирали, и, таким образом, транскрипционный пузырь заставляет положительные суперспирали двигаться вперед, а отрицательные — позади. Видео показывает это с ручкой вместо полимеразы и шнурком вместо ДНК; смещение пера стягивает катушки вниз по течению и ослабляет их вверх по течению. То, как это кажется отходящим от реальности, — это стол или фон в видео, который удерживает ручку от вращения, и воздух, который не создает трения или тепловой энергии. В реальной жизни полимераза — это не ручка, и ДНК не лежит на столе, а окружающая среда — водная, и, конечно, все это в меньшем физическом масштабе, так что тепло воспринимается по-другому. Но почему не
https://www.youtube.com/watch?v=J4YlcD59-yw
PS Я также посмотрел, движется ли РНК-полимераза вокруг ДНК или ДНК вращается под полимеразой? , но я не уверен, что взять из этой темы. Некоторые ответы не совпадают, а в других упоминается только раскручивание, которое, на самом деле, является гораздо меньшим источником напряжения по сравнению с отсутствием вращения.
Считают, что:
Эти идеи обсуждаются в оригинальной статье, в которой предлагается модель «двойной транскрипционной петли» или «двойного суперскрученного домена» для объяснения наблюдения суперспирализации ДНК, связанной с транскрипцией:
Чтобы эта модель работала, крутящий момент, необходимый для суперспирализации ДНК, который вызовет вращение комплекса РНКП, должен преодолеваться крутящим моментом трения, противодействующим вращению указанного комплекса. Математическая обработка в этой статье показывает, что самой РНКП с транскриптом небольшого размера и единственной связанной рибосомой недостаточно, чтобы ввести значительную суперспирализацию в разбавленном водном растворе .
Тем не менее, по их оценкам, более крупный транскрипт с 20 прикрепленными рибосомами будет иметь достаточный момент трения, противодействующий вращению РНКП, чтобы вызвать некоторую суперспирализацию ДНК. Кроме того, авт. признают, что эта модель в разбавленном водном растворе не является репрезентативной для реальных условий внутри клетки, где присутствие других макромолекул могло бы препятствовать вращению РНКП намного сильнее, чем одна вода.
Кроме того, сама РНКП, транскрипт РНК или белки, которые ее связывают, могут быть физически прикреплены к какой-либо клеточной структуре во время транскрипции. Например:
Такое физическое заякоривание транскрипционного комплекса наверняка предотвратило бы его вращение вокруг спирали ДНК.
Возможно, также важно указать, что в клетках есть топоизомеразы , которые снимают сверхспиральное напряжение, возникающее при транскрипции (помимо других процессов). Если крутящий момент РНКП, вызванный сверхспирализацией, сводится на нет этими топоизомеразами, то на самом деле не существует другой силы, которая заставляла бы РНКП вращаться. Тем не менее, суперспирализация в результате транскрипции происходит in vivo и имеет важное значение для структуры генома и регуляции генов. См. следующий документ для обзора:
Брайан Краузе