Nøkkelforskjellen mellom positiv og negativ supercoiling av DNA er at under positiv supercoiling av DNA blir DNA-tråden overviklet sammenlignet med den avslappede tilstanden, mens under negativ supercoiling av DNA er DNA-tråden under sår sammenlignet med avslappet tilstand.
DNA-supercoiling er mengden vridning i en DNA-streng (over- eller undervikling), og den bestemmer mengden belastning på strengen. Topoisomeraser er enzymene som letter og regulerer DNA-supercoiling for å forbedre DNA-replikasjon og transkripsjon. De finnes i alle celler, inkludert bakterier og mennesker. DNA-supercoiling er viktig for mange cellulære prosesser som DNA-komprimering og genuttrykk, gjennom å regulere tilgangen til den genetiske koden. Det finnes to typer DNA-supercoiling som positiv supercoiling og negativ supercoiling.
Hva er positiv supercoiling av DNA?
Positiv supercoiling av DNA er en prosess der DNA-tråden er overviklet sammenlignet med den avslappede tilstanden. Dette skjer når den dobbeltspiralformede konformasjonen av DNA (høyrehendt) er vridd tettere (over såret i en høyrehendt modus) til den spiralformede strukturen blir forvrengt og utvikler seg til et nivå av "knute".
Figur 01: Supercoiling av DNA
Matematiske ligninger utdyper den positive supercoiling av DNA. DNA er ikke positivt supercoiled under normale tilstander, men forekommer bare under cellulære prosesser, for eksempel for å lette mitose der dupliserte søster-DNA-er segregeres til datterceller under interfasen i utvikling og vedlikehold av topologisk assosierende domener. Disse domenene er TAD-er. Under montering av mitotiske kromosomer har det dessuten blitt vist at kondensin induserer positiv supercoiling av DNA. Kondensering er et stort proteinkompleks som spiller en stor rolle i mitotisk kromosomsammenstilling og induserer den positive supercoilingen på en ATP-hydrolyseavhengig måte.
Hva er negativ supercoiling av DNA?
Negativ supercoiling av DNA er en prosess der DNA-tråden er under sår sammenlignet med den avslappede tilstanden. Dette skjer når den doble spiralformede konformasjonen av DNA (venstrehendt) er vridd lettere (under sår i en venstrehendt modus) til den spiralformede strukturen blir mer avslappet enn den normale avslappede B-formen av DNA. Det letter DNA-replikasjon og transkripsjon gjennom topoisomerase-enzymer.
Figur 02: Negativ supercoiling av DNA
Supercoiling av DNA produserer to typer strukturer som kalles et plektoneme eller en toroid. Noen ganger kan det være en kombinasjon av begge. Under negativ supercoiling av DNA vil DNA-molekylet produsere enten en to-starts høyrehendt helix med terminale løkker (plektonemet) eller en enstarts venstrehendt helix (toroiden). Plektonemer er mer vanlige i naturen, spesielt i bakterier.
Hva er likhetene mellom positiv og negativ supercoiling av DNA?
- Positiv og negativ supercoiling av DNA er tilstede i alle organismer (fra bakterier opp til mennesker)
- Begge prosessene endrer formen på DNA-tråden.
- De påvirker den dobbeltspiralformede strukturen til DNA.
- I tillegg er begge mekanismene viktige for tilrettelegging av mange cellulære funksjoner.
- Enzymer kontrollerer positiv og negativ supercoiling av DNA.
Hva er forskjellen mellom positiv og negativ supercoiling av DNA?
Nøkkelforskjellen mellom positiv og negativ supercoiling av DNA er at, under positiv supercoiling av DNA, blir DNA-tråden overviklet sammenlignet med den avslappede tilstanden, mens under negativ supercoiling av DNA er DNA-strengen under sår sammenlignet med avslappet tilstand. De fleste organismers DNA er negativt supercoiled i normal status. Positiv supercoiling forekommer bare under spesielle cellulære funksjoner. Dessuten foregår positiv supercoiling av DNA mot høyre side, mens negativ supercoiling av DNA finner sted mot venstre side.
Infografikken nedenfor presenterer forskjellene mellom positiv og negativ supercoiling av DNA i tabellform for side ved side-sammenligning.
Sammendrag – positiv vs negativ supercoiling av DNA
DNA-supercoiling er viktig i mange cellulære prosesser, som DNA-komprimering og genuttrykk, gjennom å regulere tilgangen til den genetiske koden. Det letter og regulerer også DNA-supercoiling for å forbedre DNA-replikasjon og transkripsjon. Den viktigste forskjellen mellom positiv og negativ supercoiling av DNA er at under positiv supercoiling av DNA, blir DNA-tråden overviklet sammenlignet med den avslappede tilstanden, mens under negativ supercoiling av DNA er DNA-strengen under sår sammenlignet med den avslappede tilstanden. Begge supercoil-prosessene til en gitt tråd er utarbeidet av en matematisk formel. Begge prosessene sammenlignes med en referansetilstand kjent som avslappet tilstand av DNA eller avslappet B-form av DNA.
