DNA
Cấu trúc > Mô hình cấu trúc DNA khác

DNA tồn tại ở nhiều cấu trúc, trong đó bao gồm dạng A, B, và Z, thế nhưng chỉ có cấu trúc B và Z là trực tiếp quan sát thấy trong những sinh vật chức năng. Cấu trúc DNA tương ứng phụ thuộc vào mức độ hydrat hóa, trình tự DNA, số lượng và chiều hướng siêu xoắn, các tu sửa hóa học trên base, loại và hàm lượng ion kim loại, cũng như sự hiện hữu của polyamin trong dung dịch.
Báo cáo đầu tiên về các mẫu nhiễu xạ tia X của dạng A và B—họ sử dụng phương pháp phân tích dựa trên hàm Patterson chỉ cung cấp một lượng thông tin giới hạn về cấu trúc của các sợi định hướng DNA (oriented fibers). Một phân tích khác, do Wilkins cùng cộng sự (et al.) đề xướng vào năm 1953, cho biết các mẫu nhiễu xạ tia X in vivo DNA dạng B của các sợi DNA hydrat hóa cao tuân theo bình phương hàm Bessel. Trong cùng tạp chí, James Watson và Francis Crick trình bày phân tích mô hình phân tử DNA của họ các mẫu nhiễu xạ tia X và gợi ý rằng cấu trúc của DNA là chuỗi xoắn kép.
Dạng B là cấu trúc phổ biến nhất tìm thấy dưới những điều kiện của tế bào sống, tồn tại ở trạng thái gần giống tinh thể (paracrystalline state), đó là cấu trúc động mặc dù tính tương đối cứng của chuỗi xoắn kép DNA được giữ ổn định bởi liên kết hydro giữa các base. Để đơn giản, hầu hết những mô hình phân tử DNA đều bỏ qua liên kết động lực của nước và các ion đối với phân tử dạng B, và do đó ít hữu ích khi dùng các mô hình này để hiểu cách hoạt động của dạng B trong tế bào sống ở trạng thái bình thường (in vivo). Phân tích vật lý và toán học của ảnh chụp tia X cũng như dữ liệu quang phổ thu được cho dạng B tiền tinh thể (paracrystalline), do vậy phức tạp hơn so với dữ liệu nhiễu xạ tia X của ảnh chụp dạng A.
So với dạng B, dạng A xoắn ốc theo chiều tay phải rộng hơn, có rãnh nhỏ nông và rộng, trong khi rãnh lớn sâu hơn và hẹp hơn. Dạng A thường xuất hiện dưới các điều kiện phi sinh lý trong các mẫu DNA khử nước một phần, trong khi ở tế bào nó có thể ở dạng lai ghép 2 mạch đơn DNA với mạch đơn RNA, cũng như trong phức hệ enzym-DNA. Ở đoạn DNA nơi các base đã bị tu sửa về mặt hóa học bằng quá trình methyl hóa có thể trải qua sự thay đổi lớn về hình dạng cấu trúc và trở thành dạng Z. Ở cấu trúc này hai mạch xoắn quanh trục theo chiều tay trái, ngược chiều với hướng của dạng B phổ biến. Những cấu trúc bất thường này có thể nhận ra bằng loại protein đặc hiệu liên kết với DNA dạng Z và có thể tham gia vào quá trình điều hòa phiên mã.
| Đặc tính hình học | A-DNA | B-DNA | Z-DNA |
| --- | --- | --- | --- |
| Chiều xoắn | phải | phải | trái |
| Đường kính | ≈ 2,3 nm | ≈ 2,0 nm | ≈ 1,8 nm |
| Đơn vị lặp lại | 1 bp | 1 bp | 2 bp |
| Góc quay/bp | 32,7° | 34,3° | 60°/2 |
| Số bp trung bình/vòng xoắn | 11 | 10,4 | 12 |
| Độ nghiêng của bp so với trục | +19° | -1,2° | -9° |
| Độ dài dốc/bp dọc theo trục | 0,23 nm | 0,332 nm | 0,38 nm |
| Bước/vòng xoắn | 2,82 nm | 3,32 nm | 4,56 nm |
| Góc xoắn trung bình giữa hai bp | +18° | +16° | 0° |
| Góc glycosyl | anti | anti | Pyrimidine: anti Purine: syn |
| Chế độ gấp phân tử đường (sugar puckering) | C3'-endo | C2'-endo | Pyrimidine: C2'-endo Purine: C3'-endo |
| Rãnh lớn | hẹp và sâu | rộng và sâu, độ sâu: 0,85 nm | phẳng |
| Rãnh nhỏ | rộng và phẳng | hẹp và sâu, độ sâu: 0,75 nm | hẹp và sâu |