DNA süpersarımı

Az burkulmalı halkasal DNA moleküllerinin süpersarımlı yapısı. Şekli sade tutmak için DNA ikilisinin sarmal yapısı gösterilmemiştir.
Uçları sabitlenmiş lineer (doğrusal) bir DNA molekülünün süpersarımlı yapısı. Şekli sade tutmak için DNA ikilisinin sarmal yapısı gösterilmemiştir.
DNA süpersarımı, bir ucu sabitlenmiş bir DNA molekülünün serbest ucunun molekülün uzun ekseni etrafında döndürülmesidir.
DNA'nın "gevşemiş" çift sarmalında iki iplik sarmal ekseni etrafında her 10,4-10,5 baz çiftinde bir tam dönüş yapar. İkili sarmala burulma eklenmesi veya eksiltilmesi (bazı enzimler tarafından yapılabildiği gibi), DNA'nın yapısına bir gerilim uygular. Eğer burulma gerilimi altında olan bir DNA parçasının iki ucu birleştirilerek bir halka (plazmit gibi) yaratılır ve sonra serbestçe hareket etmesine izin verilirse, halkasal DNA burkularak yeni bir şekil alır, örneğin 8 sayısı şekli gibi. Bu burkulmaya süpersarım veya süper sarılma (İng. supercoiling) denir. Bu burkulmanın sonucu olarak DNA'nın bazı bölgelerinde molekül kendi etrafında sarılarak bir süpersarmal oluşturur.
Sekiz şekli, en basit süpersarımdır ve halkasal DNA'nın, bir fazla veya bir eksik burulmayı, yapısıyla bağdaştırmak için aldığı biçimdir. Sekiz şeklinin iki halkası birbirine göre ya saat yönünde veya ters saat yönünde dönmüş olur, sarmalın fazla veya eksik burgulu olmasına bağlı olarak. Bağdaştırılan her bir ekstra sarmal burulması sonucunda halkalar eksenleri etrafında bir dönüş daha yaparlar.
Süpersarim terimi DNA topolojisi bağlamında ender kullanılır. Onun yerine, halkasal DNA'nın global katlanmasına, örneğin yukarıda anlatılan sekiz-şeklinin halkalarının dönmelerine bir burkulma (İn. writhe; üst ve alt geçit sayıları arasındaki fark) denir. Yukarıdaki örnek burulma ve burkulmanın birbirine dönüşür olduğunu gösterir. Süper sarılma soyut bir matematiksel özelliktir ve burma ve burkulmaların toplamına karşılık gelir. Burulma, DNA'daki sarmal dönmelerin sayısıdır, burkulma ise ikili sarmalın kendi üzerinde geçit yapma sayısıdır (bunlar süpersarımlardır). Burulma, burkulma ve süpersarım arasındaki ilişki asağıdaki denklem ile ifade edilebilir:
S=T+W (T=twist, burulma; W=writhe, burkulma)
Ekstra sarmal burulmalar pozitiftir ve pozitif süpersarıma yola açar, burulmayı azaltmak ise negatif süpersarıma neden olur. Çoğu topoizomeraz enzimi süpersarımı algılama yeteneğine sahiptir, süpersarım yaratırarak ya da yok ederek DNA'nın topolojisini değiştirirler. Çoğu organizmanın DNA'sı süpersarımlıdır.
Ökaryot kromozomları plazmit gibi halkasal olmamalarına rağmen süpersarımlıdır. Bunun nedeni kromozomların belli bölgelerinin çekirdek membranına bağlanıp orada sabitlenmiş olmalarıdır. Bu yüzden topoizomeraz enzimlerinin uyguladığı burma etkisi dağılmaz. Süpersarılmanın sonucu olarak kromozomlar bir miktar burkulma gösterir, sanki molekülün uçları birleşikmiş gibi.
Süpersarımlı DNA iki yapı oluşturur: çubuksu (İng. plectoneme) veya simitsi (İng. toroid) veya ikisinin bir bileşimi. Negatif süpersarımlı bir DNA molekülü ya tek başlangıçlı bir sol-elli sarmal, yani simitsi yapı, oluşturur ya da iki başlangıçlı, uçları halkalı sağ-elli bir sarmal, yani çubuksu yapı oluşturur. Çubuksular doğada daha yaygındırlar ve bu şekil, çoğu bakteri plazmitinde görülen yapıdır. Daha büyük moleküllerde melez yapıların oluşması sıradandır, bir simitsideki ilmik bir çubuksu yapıya dönüşebilir.