DNA 입체구조의 다양성

DNA 입체구조의 다양성

B-DNA

일반적으로 알고 있는 DNA의 형태는 B-DNA라고 불립니다. B-DNA는 자연계에서 나타나는 주된 형태의 DNA라고 생각하면 됩니다. 그렇지만 DMA와 결합되어 있는 양이온들의 특성, 특정 염기서열 등과 같은 조건에 따라서 다른 2차 구조들도 나타날 수 있습니다. 그런 다른 형태들 중의 하나가 A-DHA인데, 이것은 나선 한 바퀴마다 11개의 염기쌍으로 구성되어 있습니다. A-DNA의 염기쌍들은 나선 축에 수직이 아니라 수직에서 약 20도의 각도로 놓여 있습니다. A-DNA와 B-DNA의 공통된 중요한 특징은 이것들이 모두 우회전성 나선이라는 점입니다. 즉, 오른손 엄지손가락을 위로 향하였을 때 오른손 손가락들이 굽어있는 방향으로 위를 향해 나선이 감겨 있습니다. A형 DNA는 탈수된  DNA 시료에서 처음 발견되었으며, 많은 과학자들은 A형이 DNA 시료 제조 과정 중에 인공적으로 생긴 것이라고 믿었습니다. DNA:RNA 혼성체는 A 형태를 취할 수 있는데, 이는 RNA 나선이 B형의 형태를 취하는 것을 라이보스의 2'-수산기가 방해하기 때문입니다.

 

DNA 입체구조

Z-DNA

이중나선의 또 다른 변형 형태입니다. 나선이 왼손의 손가락 방향으로 감겨있습니다. Z-DNA는 좌회전성입니다. Z-DNA는 실제로 자연계에 있는데, dCpGpCpGpCpG와 같이 퓨린-피리미딘이 반복되어 있는 서열이 있을 때 가장 흔하게 나타납니다. 피리미딘 고리의 5번 위치가 메틸화된 사이토신을 갖고 있는 서열도 역시 Z형으로 발견될 수 있습니다. Z형 DNA는 유전자 발현을 조절하는 역할을 하는 것 같습니다. Z형 DNA도 역시 생화학자들이 집중적으로 연구하는 대상입니다. Z형 DNA는 골격 또는 상보적인 염기들의 수소결합 등이 파괴되지 않고도 골격의 한쪽이 180도 뒤집혀서 만들어지므로, B형 DNA의 유도체로 생각할 수 있습니다. 

 

정상적인 생리적 조건하에 존재하는 DNA는 B형 DNA라고 오래 전부터 생각해 왔습니다. 이것은 퓨린과 피리미딘 사이의 수소결합들의 본질로부터 예측되었던 것이며, 나중에 실험으로 밝혀졌습니다. DNA 내의 염기쌍 형성과 염기들의 순서에 완전히 초점이 맞추어지기 쉽지만, DNA 구조의 다른 특징들도 중요합니다. DNA 염기의 고리 부분은 매우 소수성이며, 파이-구름을 형성하고 있는 전자들의 소수성 결합을 통해 서로 상호작용을 하고 있습니다. 이 과정을 보통 염기누적이라 하는데, 단일가닥 DNA조차도 염기들이 누적될 수 있는 구조를 형성하는 경향이 있습니다. 

 

많은 염기들은 프로펠러형 꼬임이라고 불리는 독특한 방식으로 꼬여 있습니다. 이런 형태에서는, 염기쌍 형성 거리가 최적이진 않지만, 염기 누적은 더욱 최적으로 되어 작은 홈 내의 염기 접촉 부위에서 물이 제거됩니다. 염기들이 이렇게 꼬여있는 데다가 옆으로 비스듬히 기울어져 있어서, 그 위와 아래에 있는 염기들과 상호작용을 더 잘할 수 있도록 되어 있습니다. 꼬임과 기울어짐은 어떤 염기가 존재하는가에 따라 달라지며, DNA 구조 연구에 필요한 기본 단위는 실제로 상보적인 쌍으로 되어 있는 다이뉴클레오타이드라는 것을 확인하였습니다. DNA 구조를 명명하는 데 있어서는 이런 것을 스텝이라고 부릅니다. 수많은 DNA 결합 단백질들은 DNA 염기서열 그 자체를 인식하는 것이 아니라, DNA 서열의 전체 구조를 인식하는 것인데, 이 구조는 그 염기서열에 따라 달라집니다.

-출처- Biochemistry 라이프사이언스 생화학 편 발췌