ADN Z

O ADN Z (ou Z-DNA) é unha das posibles estruturas da dobre hélice do ADN. É unha estrutura levoxira en dobre hélice, xa que o eixe da dobre hélice xira á esquerda nun patrón en zigzag (en vez de á dereita como na forma máis común ADN B, que é dextroxira). Crese que o ADN Z é unha das tres estruturas bioloxicamente activas do ADN, xunto co ADN B e o ADN A. Historia
O ADN levoxiro foi descuberto por Robert Wells e colegas, durante os seus estudos sobre un polímero repetitivo de inosina-citosina. Observaron que este ADN tiña un espectro de dicroísmo circular "inverso", e interpretaron isto (correctamente) como que significaba que as febras se trenzaban unha arredor da outra en sentido levoxiro (xirando cara á esquerda). A relación entre o ADN Z e o máis común ADN B esclareceuse cos traballos de Pohl e Jovin, que mostraron que o dicroísmo circular ultravioleta da poli(dG-dC) estaba case invertido en solución de cloruro sódico 4 M. A sospeita de que isto era o resultado dunha conversión do ADN B a ADN Z foi confirmada ao examinar o espectro raman destas solucións e os cristais de ADN Z. Seguidamente publicouse unha estrutura cristalina do ADN Z, que foi a primeira estrutura de raios X de cristal único dun fragmento de ADN (un hexámero de ADN autocomplementario d(CG)3). Foi resolta como unha dobre hélice levoxira con dúas cadeas antiparalelas que se mantiñan unidas por pares de bases de Watson e Crick. Resolveuse en 1979 grazas aos traballos de Andrew Wang, Alexander Rich, e colaboradores no MIT. A cristalización da unión do ADN B e ADN Z en 2005 proporcionou unha mellor comprensión do papel potencial que xoga o ADN Z nas células. Sempre que se forma un segmento de ADN Z no ADN, debe ter unións B-Z nos seus dous extremos, que serven de interface co ADN en forma B que se atopa no resto do xenoma.
En 2007, describiuse a versión en ARN do ADN Z, chamada ARN Z (ou Z-RNA) como unha versión transformada da dobre hélice do ARN A (ou A-RNA) en hélice levoxira.
Porén, a transición desde o ARN A ao ARN Z fora descrita xa en 1984. Estrutura
O ADN Z é bastante diferente das formas dextroxiras. De feito, o ADN Z compárase a miúdo co ADN B para ilustrar as principais diferenzas. A hélice de ADN Z é levoxira e ten unha estrutura que se repite cada 2 pares de bases. Os sucos maior e menor, a diferenza do que ocorre nos ADN A e B, mostran pouca diferenza de largura. A formación desta estrutura é xeralmente desfavorable, aínda que certas condicións poden promovela; como secuencias nas que hai alternancia purina-pirimidina (especialmente poli(dGC)2), o superenrolamento do ADN negativo ou alta concentración de sal e algúns catións (todo a temperatura fisiolóxica de 37 °C, e a pH 7, 3-7, 4). O ADN Z pode formar unha zona de unión co ADN B (chamada "caixa da unión de B a Z") nunha estrutura que implica a extrusión dun par de bases. A conformación ADN Z foi difícil de estudar porque non existe como característica estable da dobre hélice, senón que é unha estrutura transitoria que é inducida ocasionalmente pola actividade bioloóxica e despois desaparece rapidamente.
Estrutura en ADN Z predita
É posible predicir a probabilidade de que unha secuencia de ADN forme a estrutura ADN Z. Existe un algoritmo para predicir a propensión do ADN de cambiar da forma B á forma Z chamado ZHunt, que foi escrito polo Dr. P. Shing Ho en 1984 (no MIT). Este algoritmo desenvolvérono despois Tracy Camp, P. Christoph Champ, Sandor Maurice, e Jeffrey M. Vargason para o mapado de ADN Z en xenomas completos (con P. Shing Ho como principal investigador).
O algoritmo Z-Hunt está dispoñible en Z-Hunt online. Significado biolóxico
Aínda que non se encontrou de forma clara e definitiva ningunha importancia biolóxica ao ADN Z, crese comunmente que proporciona un alivio da forza torsional (superenrolamento) durante a transcrición do ADN. O potencial para formar unha estrutura de tipo ADN Z tamén se correlaciona con rexións en transcrición activa. Unha comparación entre rexións cunha alta propensión predita dependente de secuencia a formar ADN Z no cromosoma 22 humano cun conxunto seleccionado de sitios de transcrición de xenes coñecidos suxire que hai unha correlación.
O efecto tóxico do bromuro de etidio sobre os protozoos tripanosomas é causado polo cambio do seu ADN do cinetoplasto á forma Z. O cambio é causado pola intercalación de bromuro de etidio e o subseguinte afrouxamento da estrutura do ADN que orixina o desenrolamento do ADN, o cambio á forma Z e a inhibición da replicación do ADN.
ADN Z formado despois da iniciación da transcrición
O primeiro dominio proteico que se unía con grande afinidade ao ADN Z descubriuse na proteína encimática ADAR1 utilizando unha estratexia desenvolvida por Alan Herbert. Estudos cristalográficos e de RMN confirmaron os descubrimentos bioquímicos de que este dominio se une ao ADN Z dunha maneira non específica de secuencia. Identificáronse dominios relacionados noutras proteínas por medio de homoloxía de secuencia. A identificación do dominio Z-alfa proporcionou unha ferramenta para outros estudos cristalográficos que levaron á caracterización do ARN Z e a unión B-Z. Os estudos biolóxicos suxiren que o dominio de unión ao ADN Z do encima ADAR1 pode localizar no ADN este encima que modifica a secuencia dun ARN de nova formación en sitios en activa transcrición.
En 2003, Alex Rich sinalou que un factor de virulencia de poxvirus chamado E3L, que presenta un dominio relacionado co Z-alfa, imita unha proteína de mamífero que se une ao ADN Z. En 2005, Rich e os seus colegas determinaron o que fai o factor E3L para o poxvirus. Cando se expresa en células humanas, E3L multiplica por 5 ou 10 a produción de varios xenes que bloquean a capacidade dunha célula de autodestruírse en resposta a unha infección vírica. Rich especula que o ADN Z é necesario para a transcrición e que E3L estabiliza o ADN Z, prolongando así a expresión dos xenes anti-apoptóticos. Suxeriu que unha pequena molécula que interfire coa unión de E3L ao ADN Z podería impedir a activación destes xenes e axudar a protexer á xente das infeccións por poxvirus.