Segmentazione del DNA e RNA
L'RNA può subire l'idrolisi alcalina a causa della presenza di
un gruppo OH in posizione 2' sull'anello di ribosio, come si evince dalla
figura. Il DNA dal canto suo invece è stabile mancandogli proprio
l'ossidrile nella stessa posizione dell'anello di ribosio
Nucleasi
Sono enzimi che idrolizzano i legami fosfodiesteri degli acidi nucleici. Alcuni specifici per il DNA, come le DNAsi, e altri specifici per RNA, RNAsi. Altri sono privi di specificità. Le esonucleasi rimuovono i nucleotidi che si trovano ad una delle due estremità, mentre le endonucleasi rompono i legami fosfodiestere all'interno del polimero.
Enzimi di restrizione
I virus che infettano i batteri si chiamano fagi o batteriofagi. Sono costituiti di proteina e acido nucleico. Alcuni di loro che crescono bene in un ceppo batterico spesso sono incapaci di crescere altrettanto bene in un altro ceppo I fagi non crescono poichè il loro DNA è segmentato e degradato da enzimi della cellula batterica ospitante. La degradazione del DNA distrugge la capacità del batteriofago a crescere ed è responsabile dello schema di restrizione della crescita, da cui il nome di enzimi di restrizione Gli enzimi di restrizione, di cui se ne conoscono almeno un migliaio, individuano una particolare sequenza di basi. Per esempio la EcoRI ( dell'Escherichia Coli) attacca specificatamente la sequenza GAAATTC nella doppia elica del DNA. Si vedano le animazioni che seguono. (enzimi di restrizione) Questi enzimi vengono usati anche per la tipizzazione del DNA ai fini legali.
Ibridazione degli acidi nucleici per accoppiamento delle basi
Una proprietà cruciale della doppia elica è la sua capacità a separare i due filamenti senza rottura dei legami covalenti. Ciò fa sì che i filamenti si separano e si riaccoppiano nelle condizioni fisiologiche.. la specificità del processo è determinato dall' accoppiamento complementare delle basi.
L'ibridazione si riferisce alla formazione degli acidi nucleici a doppio filamento. Si usa spesso per descrivere la formazione di un ibrido DNA-RNA come illustrato a fianco. Ma anche la riassociazione del DNA è una ibridazione. Essa è anche critica per la reazione a catena della polimerasi e per varie tecniche di analisi degli acidi nucleici.
La struttura terziaria a causa dell'estrema lunghezza del DNA, la sua struttura terziaria è molto complessa. Comunque se possono discutere alcune strutture. Superavvolgimento Il DNA di batteri, mitocondri, plastidi e alcuni virus è costituito da un anello chiuso. Il DNA circolare può assumere un aspetto incurvato o avvolto come dalle seguenti immagini al microscopio. (da A. Kornberg DNA Replication, pg. 29, W.H.Freeman, 1980)Il superavvolgimento permette al DNA di assumere una struttura più compatta.;
Un cerchio chiuso di DNA può formarsi in seguito all'unione delle estremità di un DNA lineare per un DNA di 260 coppie di basi.
In entrambe le forme, lineare e circolare, i due filamenti si attraversano 25 volte, il che è chiamato Numero di legame, Lk, e non cambia indipendentemente da come sia incurvato l'anello. L'anello non è superriavvolto e viene chiamato rilassato. Il superavvolgimento è indotto se il DNA viene svolto prima che si formi l'anello come mostrato di seguito.
C'è bisogno di aggiungere due ulteriori termini topologici per descrivere la nostra molecola di DNA superavvolta. Uno è la torsione, Tw, l'altro il contorcimento, Wr.La torsione è il numero di giri che un filamento compie attorno all'asse dell'elica. Per il BDNA la torsione è data dal numero di coppie di basi fratto 10.4 (numero di coppie di basi per giro della doppia elica BDNA). Per un DNA da 260 coppie TW=25. Il contorcimento è il numero di volte che l'elica si passa sopra ed è una misura del sovravvolgimento. . Un'elica da 260 coppie compie due attraversamenti destrosi su se stessa per cui Wr=-2. Poichè Lk è costante per ogni anello, per ogni torsione della doppia elica aggiunta, DTw, deve esserci un uguale ed opposta torsione di superavvolgimento, -DWr. Il valore solito di Wr è negativo il che vuol dire che il superavvolgimento è destroso. Lo stato topologico di un DNA è descritta dall'equazione Lk = Tw + Wr .Per un DNA da 260 coppie 23=25+(-2). Cambiando uno dei tre termini topologici l'altro deve anche cambiare così che DLk = DTw + DWr
Importanza
Da un punto di vista pratico:la gel separazione. DNA superavvolto si muove più velocemente su un gel.
Da un punto di vista biologico, lo stato topologico di un DNA è critico per la sua funzionmalità biologica. Inoltre un DNA superavvolto è più compatto.
Il superavvolgimento è regolato per mezzo di enzimi.
La topoisomerasi I riduce il superavvolgimento incrementando il numero di legami di 1.
La girasi induce il superavvolgimento usando ATP per ridurre il numero di legami di 2.
Questa figura mostra l'effetto della TopoisomerasiI su un DNA virale altamente superavvolto. L'enzima introduce una rottura su un solo filamento, passa dall'altra parte attraverso la rottura e ricuce la rottura.
L'effetto complessivo è un aumento di Lk e di una riduzione di Wr di +1. Quando Lk=Tw l'anello è rilassato.
Agenti che si intercalano tra le basi come il Bromuro di Etidio svolgono la doppia elica e causano un superavvolgimento.
Si vedano anche i nucleosomi.