Nyckelskillnaden mellan positiv och negativ supercoiling av DNA är att under positiv supercoiling av DNA lindas DNA-strängen över jämfört med det avslappnade tillståndet, medan under negativ supercoiling av DNA är DNA-strängen under sår jämfört med avslappnat tillstånd.
DNA-supercoiling är mängden snodd i en DNA-sträng (överlindning eller underlindning), och den bestämmer mängden spänning på strängen. Topoisomeraser är de enzymer som underlättar och reglerar DNA-supercoiling för att förbättra DNA-replikation och transkription. De finns i alla celler, inklusive bakterier och människor. DNA-supercoiling är viktigt för många cellulära processer såsom DNA-komprimering och genuttryck, genom att reglera tillgången till den genetiska koden. Det finns två typer av DNA-superlindning som positiv superspolning och negativ superspolning.
Vad är positiv supercoiling av DNA?
Positiv supercoiling av DNA är en process där DNA-strängen lindas över jämfört med det avslappnade tillståndet. Detta inträffar när den dubbelspiralformade konformationen av DNA (högerhänt) vrids hårdare (över såret i ett högerhänt läge) tills den spiralformade strukturen blir förvrängd och utvecklas till en nivå av "knut".
Figur 01: Supercoiling av DNA
Matematiska ekvationer utvecklar den positiva superspolningen av DNA. DNA är inte positivt supercoiled under normala tillstånd utan förekommer endast under cellulära processer, till exempel för att underlätta mitos där duplicerade syster-DNA:n segregeras till dotterceller under interfasen i utvecklingen och underhållet av topologiskt associerande domäner. Dessa domäner är TAD:er. Dessutom har det under montering av mitotisk kromosom visats att kondensin inducerar positiv supercoiling av DNA. Kondensering är ett stort proteinkomplex som spelar en viktig roll vid sammansättning av mitotiska kromosomer och inducerar den positiva superspiralen på ett ATP-hydrolysberoende sätt.
Vad är negativ supercoiling av DNA?
Negativ supercoiling av DNA är en process där DNA-strängen är under sår jämfört med det avslappnade tillståndet. Detta inträffar när den dubbla spiralformade konformationen av DNA (vänsterhänt) vrids lättare (under sår i ett vänsterhänt läge) tills den spiralformade strukturen blir mer avslappnad än den normala avslappnade B-formen av DNA. Det underlättar DNA-replikation och transkription genom topoisomerasenzymer.
Figur 02: Negativ Supercoiling av DNA
Supercoiling av DNA producerar två typer av strukturer som kallas ett plektoneme eller en toroid. Ibland kan det vara en kombination av båda. Under negativ supercoiling av DNA kommer DNA-molekylen att producera antingen en tvåstartad högerhänt helix med terminala slingor (plektonemet) eller en enstarts vänsterhänt helix (toroiden). Plektonemer är vanligare i naturen, särskilt i bakterier.
Vilka är likheterna mellan positiv och negativ supercoiling av DNA?
- Positiv och negativ supercoiling av DNA finns i alla organismer (från bakterier upp till människor)
- Båda processerna ändrar formen på DNA-strängen.
- De påverkar DNA:s dubbelspiralformade struktur.
- Dessutom är båda mekanismerna viktiga för att underlätta många cellulära funktioner.
- Enzymer kontrollerar positiv och negativ supercoiling av DNA.
Vad är skillnaden mellan positiv och negativ supercoiling av DNA?
Nyckelskillnaden mellan positiv och negativ supercoiling av DNA är att, under positiv supercoiling av DNA, lindas DNA-strängen över jämfört med det avslappnade tillståndet medan under negativ supercoiling av DNA, DNA-strängen är under sår jämfört med avslappnat tillstånd. De flesta organismers DNA är negativt supercoiled i normal status. Positiv supercoiling inträffar endast under speciella cellulära funktioner. Dessutom sker positiv supercoiling av DNA mot höger sida, medan negativ supercoiling av DNA äger rum mot vänster sida.
Infografiken nedan visar skillnaderna mellan positiv och negativ supercoiling av DNA i tabellform för jämförelse sida vid sida.
Sammanfattning – Positiv vs Negativ Supercoiling av DNA
DNA-supercoiling är viktig i många cellulära processer, såsom DNA-komprimering och genuttryck, genom att reglera tillgången till den genetiska koden. Det underlättar och reglerar också DNA-supercoiling för att förbättra DNA-replikation och transkription. Den viktigaste skillnaden mellan positiv och negativ supercoiling av DNA är att under positiv supercoiling av DNA lindas DNA-strängen över jämfört med det avslappnade tillståndet, medan under negativ supercoiling av DNA är DNA-strängen under sår jämfört med det avslappnade tillståndet. Båda supercoiling-processerna för en given sträng utarbetas av en matematisk formel. Båda processerna jämförs med ett referenstillstånd som kallas det avslappnade tillståndet av DNA eller avslappnat B-form av DNA.
