Chargaff ’S Rules
[A] = [T]
[A] + [G] = [T] + [C]
nucleoside+phosphate=nucleotide
base+sugar+ phosphate= nucleotide
The Length of RNA And DNA
The number of nucleotides (nt) or “bases” is used as a measure of length.
The number of base pairs (bp) is used as a measure of length of a double stranded DNA.
Secondary Structure Of DNA: DNA Double Helix
•DNA generally exists as two interwound (sarmaşık) strands.
•Chemical forces drive the formation of the DNA double helix.
Hydrogen Bonds Between the Bases Watson and Crick found that hydrogen bonding could only occur if the polarity of the two strands ran in opposite directions.
Base Stacking (Üst Üste Istifleme) By Hydrophobic Interactions This stacking eliminates any gaps between the bases and excludes the maximum amount of water from the interior of the double helix. The solubility of bases in water provides a driving force for DNA to form a double helix, and the energy of base stacking provides much of the chemical stability of the double helix. Bu istifleme, tabanlar arasındaki boşlukları ortadan kaldırır ve çift sarmalın iç kısmından maksimum miktarda su girmesini engeller. Bazların sudaki çözünürlüğü, DNA'nın çift sarmal oluşturması için itici bir güç sağlar ve baz yığınının enerjisi, çift sarmalın kimyasal stabilitesinin çoğunu sağlar.
Major And Minor Grooves Büyük Ve Küçük Oluklar
• The two bonds that attach a base pair to its deoxyribose sugar rings are not directly opposite. • Bir baz çiftini deoksiriboz şeker halkalarına bağlayan iki bağ doğrudan zıt değildir.
• Therefore, the sugar–phosphate backbone is not equally spaced. This results in what are called the major and minor grooves of DNA. • Bu nedenle şeker-fosfat omurgası eşit aralıklarla yerleştirilmemiştir. Bu DNA'nın majör ve minör oyukları olarak adlandırılan şeylerle sonuçlanır.
• The major groove has a significant role in sequence-specific DNA– protein interactions. • Ana oluğun diziye özgü DNA-protein etkileşimlerinde önemli bir rolü vardır.
• The edges of the base-paired purines and pyrimidines are solvent accessible. • Baz çiftli pürinlerin ve pirimidinlerin kenarları solventle erişilebilirdir.
• In particular, the solvent-exposed nitrogen and oxygen atoms of the bases that line the major grooves of DNA can make hydrogen bonds with the side chains of the amino acids of a protein. • Özellikle, DNA'nın ana oluklarını kaplayan bazların solvente maruz kalan nitrojen ve oksijen atomları, bir proteinin amino asitlerinin yan zincirleriyle hidrojen bağları kurabilir.
•The pattern of these hydrogen-bonding groups is different for AT, TA, GC, and CG base pairs.•Bu hidrojen bağlayan grupların yapısı AT, TA, GC ve CG baz çiftleri için farklıdır.
•Thus, the major groove carries a message (the base sequence of the DNA) in a form that can be read by DNA-binding proteins.•Böylece ana oluk, DNA'ya bağlanan proteinler tarafından okunabilecek biçimde bir mesaj (DNA'nın baz dizisi) taşır.
•Most transcription factors (proteins involved in regulating gene expression) bind DNA in the major groove.•Çoğu transkripsiyon faktörü (gen ifadesinin düzenlenmesinde rol oynayan proteinler) DNA'yı ana oyukta bağlar.
•The minor groove of DNA is less informative.• DNA'nın küçük oluğu daha az bilgi vericidir.
Alternative DNA Structures
X-ray crystallography has revealed the basic structure of three fundamental types of double helix: B-, A-, and Z-DNA
B-DNA
• B-DNA is a right-handed helix; it turns in a clockwise manner when viewed down its axis.
• under conditions of high humidity (95%) and relatively low salt. predominant form in vivo is B-DNA.
A-DNA
•If the water content is decreased and the salt concentration increased during crystal formation, the A form of DNA (A-DNA) will occur.
•RNA adopts an A-form helix when it forms double stranded regions
Z-DNA
• Z-DNA was first formed under conditions of high salt or in the presence of alcohol.
• Z-DNA is now thought to be present transiently in short sections in cells and to play a role in regulating gene expression
DNA Can Undergo Reversible Strand Separation (Denaturate and Renaturate) DNA geri dönüşümlü iplik ayrımına maruz kalabilir (Denatürasyon ve Renatürasyon)
• During DNA replication and transcription, the strands of the helix must separate transiently and reversibly.• DNA replikasyonu ve transkripsiyonu sırasında sarmalın iplikleri geçici ve geri dönüşümlü olarak ayrılmalıdır.
• The same feature that allows DNA to fulfill these biological roles also makes it possible to manipulate DNA in vitro.• DNA'nın bu biyolojik rolleri yerine getirmesini sağlayan aynı özellik, aynı zamanda DNA'nın in vitro olarak manipüle edilmesini de mümkün kılar.
• The unwinding and separation of DNA strands, referred to as denaturation or “melting,” can be induced in the laboratory.• Denatürasyon veya "erime" olarak adlandırılan DNA iplikçiklerinin çözülmesi ve ayrılması laboratuvarda başlatılabilir.
• The hydrogen bonds can be broken, and the DNA strands separated by heating the DNA molecule, whereas the phosphodiester bonds remain intact.• DNA molekülünün ısıtılmasıyla hidrojen bağları kırılabilir ve DNA şeritleri ayrılabilir, ancak fosfodiester bağları sağlam kalır.
• The temperature at which half the bases in a double-stranded DNA sample have denatured is denoted the melting temperature (Tm).• Çift sarmallı bir DNA örneğindeki bazların yarısının denatüre olduğu sıcaklık, erime sıcaklığı (Tm) ile gösterilir.
• The G + C content of a DNA molecule has a significant effect on its Tm. Since a GC base pair has three hydrogen bonds to every two in an AT base pair, the higher the GC content in each molecule of DNA, the higher the temperature required to denature the DNA.• Bir DNA molekülünün G + C içeriği onun Tm'si üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bir GC baz çiftinde üçer AT baz çiftinde ikişer hidrojen bağı olduğundan, belirli bir DNA molekülündeki GC içeriği ne kadar yüksek olursa, DNA'nın denatüre olması için gereken sıcaklık da o kadar yüksek olur.
• In addition, high pH, or organic solvents such as formamide disrupt the hydrogen bonding between DNA strands and promote denaturation.• Ayrıca yüksek pH veya formamid gibi organik solventler, DNA zincirleri arasındaki hidrojen bağını bozarak denatürasyonu teşvik eder.
• When heated solutions of denatured DNA are slowly cooled, single strands often meet their complementary strands and form a new double helix. This is called “renaturation” or “annealing.” • Denatüre DNA'nın ısıtılan çözeltileri yavaşça soğutulduğunda, tek iplikçikler sıklıkla tamamlayıcı iplikçikleriyle buluşur ve yeni bir çift sarmal oluşturur. Buna "renatürasyon" veya "tavlama" denir.
Tertiary Structure Of DNA= Circular Supercoiling Of DNA
• Circular, double-stranded DNA is essentially two circles of single-stranded DNA twisted around each other.
• Such circular DNA molecules often become overwound or underwound, with respect to the number of complete turns of the DNA double helix. This DNA can then become supercoiled (under torsional (burulma) stress).
Unusual DNA Secondary Structures
Slipped structures, cruciforms and triple helix DNA
Slipped Structures
• Slipped structures have been postulated to occur at tandem repeats.
• They have importance for DNA–protein interactions.
• In addition, there are several hereditary neurological diseases caused by the expansion of simple triplet repeat sequences in either coding or noncoding regions.
Cruciform Structures
•DNA chains tend to denaturate in DNA regions containing many AT base pairs.
• Cruciform structures are paired stem-loop (sap-ilmik) formations.
• The triplet repeats cause DNA to assume unusual DNA secondary structures, which, in turn influence replication and transcription by blocking replication forks and promoting repair.
•Inverted repeats
• Sometimes inverted repeats are referred to as “palindromes”
• Experimental evidence has led to the hypothesis that cruciform structures can act as regulatory elements in DNA replication and gene expression in various prokaryotic and eukaryotic systems.
Triple Helix DNA
• The original duplex structure is maintained in a B-like conformation.
• In the Hoogsteen AT pair, the adenine base is rotated through 180° about the bond to the sugar, and the Hoogsteen GC pair only forms two hydrogen bonds, compared with three in the Watson–Crick GC pair.
What Is the Significance of Supercoiling In Vivo?
• Experimental evidence suggests that DNA supercoiling plays an important role in many genetic processes, such as replication, transcription, and recombination.
•Negative supercoiling makes it easier to open replication origins and gene promoters. •Negatif aşırı sarma, replikasyon kökenlerinin ve gen promotörlerinin açılmasını kolaylaştırır.
• The potential energy in the supercoils also promotes formation of unusual DNA secondary structures, like cruciforms. In addition, it is possible that a B-DNA → Z-DNA transition is triggered by increased negative supercoiling. • Süper bobinlerdeki potansiyel enerji aynı zamanda sıra dışı DNA oluşumunu da teşvik eder, haç biçimindekiler ikincil yapılar gibi. Ek olarak, artan negatif aşırı sarmal tarafından bir B-DNA → Z DNA geçişinin tetiklenmesi mümkündür.
• Positive supercoiling makes it much harder to open the double helix and therefore blocks essential DNA processes.
• Supercoiling also greatly facilitates chromosome condensation in bacteria. • Süper sarma aynı zamanda bakterilerde kromozom yoğunlaşmasını da büyük ölçüde kolaylaştırır.