Почему в природе ковалентно замкнутые кольцевые плазмидные ДНК находятся в незакрученном состоянии?
Не потому ли, что это облегчает механизму репликации ДНК доступ к ДНК и ее раскручивание? Или потому, что недомотанное состояние энергетически более выгодно, чем перемотанное?
ДНК не всегда отрицательно сверхспирализована естественным образом. Важно иметь в виду, что разные области топологически ограниченной ДНК могут иметь разные значения суперспирализации. Например, действие раскручивания ДНК для транскрипции или репликации вводит положительные суперспирали перед полимеразой и отрицательные суперспирали позади нее.
Кроме того, суперспирализация обычно присутствует в ДНК. Суперспирализация является результатом более или менее закрученной спирали ДНК, которая наиболее стабильна, когда имеет ~ 10,5 п.н./виток (для В-ДНК). Суперспирализация позволяет недо- или перекрученной ДНК вернуться к ее наиболее стабильному повороту. Отрицательная сверхспирализация является результатом недоскрученной ДНК. Свернутая ДНК не является термодинамически благоприятной и фактически снижает температуру плавления ДНК (точку, в которой происходит разделение цепей). Это можно компенсировать введением суперспиралей, но это также важно для таких процессов транскрипции, для которых требуется одноцепочечная ДНК. Отрицательные суперспирали и одноцепочечную ДНК можно рассматривать как взаимозаменяемые. Отрицательные суперспирали также используются для упаковки ДНК вокруг гистонов у эукариот и архей. С другой стороны, положительная суперспирализация является результатом перекрученной ДНК (также неблагоприятной с термодинамической точки зрения) и увеличивает температуру плавления ДНК. Положительная суперспирализация часто встречается у термофилов, которые живут при более высоких температурах и нуждаются в предотвращении чрезмерного плавления своей ДНК. Также было высказано предположение, что положительная суперспирализация может играть роль в регуляции экспрессии генов (за счет ингибирования плавления промотора). Организмы любят поддерживать примерно постоянное количество сверхспиралей в своей ДНК по вышеуказанным причинам; это называется сверхспиральной плотностью и характерно для разных классов организмов. Также было высказано предположение, что положительная суперспирализация может играть роль в регуляции экспрессии генов (за счет ингибирования плавления промотора). Организмы любят поддерживать примерно постоянное количество сверхспиралей в своей ДНК по вышеуказанным причинам; это называется сверхспиральной плотностью и характерно для разных классов организмов. Также было высказано предположение, что положительная суперспирализация может играть роль в регуляции экспрессии генов (за счет ингибирования плавления промотора). Организмы любят поддерживать примерно постоянное количество сверхспиралей в своей ДНК по вышеуказанным причинам; это называется сверхспиральной плотностью и характерно для разных классов организмов.