Ključna razlika između pozitivnog i negativnog namotavanja DNK je u tome što je tokom pozitivnog supersmotavanja DNK lanac DNK premotan u odnosu na opušteno stanje, dok je tokom negativnog supersmotavanja DNK lanac DNK pod namotavanjem u odnosu na opušteno stanje.
DNK supercoiling je količina uvijanja u lancu DNK (preko ili ispod namotaja) i određuje količinu naprezanja na lancu. Topoizomeraze su enzimi koji olakšavaju i regulišu supersmotanje DNK radi poboljšanja replikacije i transkripcije DNK. Prisutni su u svim ćelijama, uključujući bakterije i ljude. Supercoiling DNK je važan za mnoge ćelijske procese kao što su zbijanje DNK i ekspresija gena, kroz regulaciju pristupa genetskom kodu. Postoje dvije vrste supersmotanja DNK kao pozitivno supersmotavanje i negativno supersvijanje.
Šta je pozitivno namotavanje DNK?
Pozitivno supersmotanje DNK je proces u kojem je lanac DNK premotan u poređenju sa opuštenim stanjem. Ovo se dešava kada se dvostruka spiralna konformacija DNK (desnoruka) jače uvije (preko rane u dešnjaku) sve dok spiralna struktura ne postane izobličena i razvije se u nivo 'čvora'.
Slika 01: Supersmotavanje DNK
Matematičke jednačine elaboriraju pozitivno supersmotanje DNK. DNK nije pozitivno namotana tokom normalnih stanja, već se javlja samo tokom ćelijskih procesa, na primer, da bi se olakšala mitoza gde se duplirane sestrinske DNK razdvajaju u ćelije kćeri tokom interfaze u razvoju i održavanju topološki povezanih domena. Ovi domeni su TAD-ovi. Štaviše, tokom mitotičkog sastavljanja hromozoma, pokazalo se da kondenzin indukuje pozitivno supersmotanje DNK. Kondenzacija je veliki proteinski kompleks koji igra glavnu ulogu u mitotičkom sastavljanju hromozoma i inducira pozitivno supersvijanje na način ovisan o hidrolizi ATP-a.
Šta je negativno supersvijanje DNK?
Negativno supersmotanje DNK je proces u kojem je DNK lanac ispod rane u poređenju sa opuštenim stanjem. Ovo se događa kada se dvostruka spiralna konformacija DNK (lijevoruka) uvije lakše (ispod namotane u lijevom modu) sve dok spiralna struktura ne postane više opuštena od normalnog opuštenog B oblika DNK. Olakšava replikaciju i transkripciju DNK putem enzima topoizomeraze.
Slika 02: Negativno supersmotavanje DNK
Supersmotavanje DNK proizvodi dvije vrste struktura koje se nazivaju plektonema ili toroid. Ponekad to može biti kombinacija oboje. Tokom negativnog supersmotanja DNK, molekul DNK će proizvesti ili desnu spiralu sa dva starta sa terminalnim petljama (plektonem) ili jednopočetnu levoruku spiralu (toroid). Plektonemi su češći u prirodi, posebno kod bakterija.
Koje su sličnosti između pozitivnog i negativnog supersmotanja DNK?
- Pozitivno i negativno namotavanje DNK je prisutno u svim organizmima (od bakterija do ljudi)
- Oba procesa mijenjaju oblik DNK lanca.
- Oni utiču na dvostruku spiralnu strukturu DNK.
- Štaviše, oba mehanizma su važna za olakšavanje mnogih ćelijskih funkcija.
- Enzimi kontrolišu pozitivno i negativno namotavanje DNK.
Koja je razlika između pozitivnog i negativnog supersmotanja DNK?
Ključna razlika između pozitivnog i negativnog namotavanja DNK je u tome što je, tokom pozitivnog supersmotavanja DNK, lanac DNK premotan u poređenju sa opuštenim stanjem, dok je tokom negativnog supersmotavanja DNK lanac DNK pod namotavanjem u poređenju sa opušteno stanje. DNK većine organizama je negativno namotana u normalnom statusu. Pozitivno superzamotavanje se javlja samo tokom određenih ćelijskih funkcija. Štaviše, pozitivno namotavanje DNK se odvija prema desnoj strani, dok se negativno supersmotavanje DNK odvija prema lijevoj strani.
Infografika ispod predstavlja razlike između pozitivnog i negativnog supersmotanja DNK u tabelarnom obliku za usporedbu.
Sažetak – pozitivna vs negativna superkolacija DNK
DNK supercoiling je važan u mnogim ćelijskim procesima, kao što su zbijanje DNK i ekspresija gena, kroz regulaciju pristupa genetskom kodu. Takođe olakšava i reguliše supersmotanje DNK kako bi se poboljšala replikacija i transkripcija DNK. Ključna razlika između pozitivnog i negativnog namotavanja DNK je u tome što je tokom pozitivnog supersmotanja DNK lanac DNK premotan u odnosu na relaksirano stanje, dok je tokom negativnog supersmotanja DNK lanac DNK pod namotavanjem u odnosu na relaksirano stanje. Oba procesa supersmotanja datog lanca razrađena su matematičkom formulom. Oba procesa se upoređuju sa referentnim stanjem poznatim kao opušteno stanje DNK ili relaksirani B oblik DNK.
