Ključna razlika med pozitivnim in negativnim superzvijanjem DNK je v tem, da je med pozitivnim superzvijanjem DNK veriga DNK preveč navita v primerjavi s sproščenim stanjem, medtem ko je med negativnim superzvijanjem DNK veriga DNK navita v primerjavi z sproščeno stanje.
Superzvijanje DNK je količina zasuka v verigi DNK (preveč ali premalo navita) in določa količino obremenitve na verigi. Topoizomeraze so encimi, ki olajšajo in uravnavajo superzvijanje DNA za izboljšanje replikacije in prepisovanja DNA. Prisotni so v vseh celicah, tudi v bakterijah in ljudeh. Superzvijanje DNK je pomembno za številne celične procese, kot sta zbijanje DNK in izražanje genov, z uravnavanjem dostopa do genetske kode. Obstajata dve vrsti superzvijanja DNK, in sicer pozitivno superzvijanje in negativno superzvijanje.
Kaj je pozitivno superzvijanje DNK?
Pozitivno superzvijanje DNK je proces, pri katerem je veriga DNK preveč navita v primerjavi s sproščenim stanjem. To se zgodi, ko je konformacija dvojne spirale DNK (desnosučna) močneje zasukana (čez navito v desnosučnem načinu), dokler se spiralna struktura ne popači in razvije v raven "vozla".
Slika 01: Superzvijanje DNK
Matematične enačbe pojasnjujejo pozitivno superzvijanje DNK. DNK med normalnimi stanji ni pozitivno superzvita, ampak se pojavi samo med celičnimi procesi, na primer za olajšanje mitoze, kjer se podvojene sestrske DNK ločijo v hčerinske celice med interfazo v razvoju in vzdrževanju topološko povezovalnih domen. Te domene so TAD. Poleg tega je bilo med sestavljanjem mitotičnega kromosoma dokazano, da kondenzin inducira pozitivno superzvijanje DNA. Kondenzacija je velik proteinski kompleks, ki ima pomembno vlogo pri sestavljanju mitotskega kromosoma in inducira pozitivno superzvijanje na način, ki je odvisen od hidrolize ATP.
Kaj je negativno superzvijanje DNK?
Negativno superzvijanje DNK je proces, pri katerem je veriga DNK navita v primerjavi s sproščenim stanjem. To se zgodi, ko je dvojna vijačna konformacija DNA (levosučna) manj zasukana (pod navitjem v levosučnem načinu), dokler se vijačna struktura ne sprosti bolj kot običajna sproščena B oblika DNA. Omogoča podvajanje in prepisovanje DNK preko encimov topoizomeraze.
Slika 02: Negativno superzvijanje DNK
Super zvijanje DNK proizvaja dve vrsti struktur, imenovanih plektonem ali toroid. Včasih je lahko kombinacija obojega. Med negativnim superzvijanjem DNA bo molekula DNA proizvedla bodisi desnosučno vijačnico z dvema začetkoma s končnimi zankami (plektonem) ali levosučno vijačnico z enim začetkom (toroid). Plektonemi so pogostejši v naravi, zlasti v bakterijah.
Kakšne so podobnosti med pozitivnim in negativnim superzvijanjem DNK?
- Pozitivno in negativno superzvijanje DNK je prisotno v vseh organizmih (od bakterij do človeka)
- Oba procesa spremenita obliko verige DNK.
- Vplivajo na dvojno spiralno strukturo DNK.
- Poleg tega sta oba mehanizma pomembna za olajšanje številnih celičnih funkcij.
- Encimi nadzorujejo pozitivno in negativno superzvijanje DNK.
Kakšna je razlika med pozitivnim in negativnim superzvijanjem DNK?
Ključna razlika med pozitivnim in negativnim superzvijanjem DNK je v tem, da je med pozitivnim superzvijanjem DNK veriga DNK preveč navita v primerjavi s sproščenim stanjem, medtem ko je med negativnim superzvijanjem DNK veriga DNK navita v primerjavi z sproščeno stanje. DNK večine organizmov je v normalnem stanju negativno superzvit. Pozitivno superzvijanje se pojavi samo med določenimi celičnimi funkcijami. Poleg tega pozitivno superzvijanje DNK poteka proti desni strani, medtem ko negativno superzvijanje DNK poteka proti levi strani.
Spodnja infografika predstavlja razlike med pozitivnim in negativnim superzvijanjem DNK v obliki tabele za vzporedno primerjavo.
Povzetek – Pozitivno proti negativnemu superzvijanju DNK
Superzvijanje DNK je pomembno pri številnih celičnih procesih, kot sta zbijanje DNK in izražanje genov, z uravnavanjem dostopa do genetske kode. Prav tako olajša in uravnava superzvijanje DNK za izboljšanje replikacije in prepisovanja DNK. Ključna razlika med pozitivnim in negativnim superzvijanjem DNK je v tem, da je med pozitivnim superzvijanjem DNK veriga DNK preveč navita v primerjavi s sproščenim stanjem, medtem ko je med negativnim superzvijanjem DNK veriga DNK navita v primerjavi s sproščenim stanjem. Oba procesa superzvijanja dane niti sta razdelana z matematično formulo. Oba procesa primerjamo z referenčnim stanjem, znanim kot sproščeno stanje DNK ali sproščena B oblika DNK.
