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DNA-Strukturen

Vergleich der Kristallstrukturen von A-, B- und Z-DNA

Von größter Bedeutung für die Biologie und damit für die Medizin war die Formulierung der doppelhelicalen Struktur der DNA. Fast alle Strukturinformationen kommen dabei aus der Kristallstrukturanalyse, wohingegen die Struktur der DNA in Lösung nicht wirklich bekannt ist. Man nimmt aber an, dass sie unter physiologischen Bedingungen in der so genannte B-Form vorliegt. Wasser beeinflusst die Struktur deutlich. Deshalb geht man davon aus, dass in einem quasi wasserfreien Raum – wie z.B. im Komplex mit Proteinen – erhebliche Strukturänderungen erfolgen.

Die zuerst gefundene A-Form enthält in der Regel weniger Wasser, so dass sie unter dehydratisierenden Bedingungen kristallisiert werden konnte. Die B-DNA benötigt dagegen wasserkonservierende Bedingungen. Die Z-DNA-Form konnte man bisher nur in artifiziellen DNA-Molekülen nachweisen. Jedoch wird angenommen, dass entsprechende GC-reiche Bereiche auch natürlich in dieser Form vorkommen können.

Tab.1
Tabellarischer Vergleich der drei vorkommenden DNA-Formen
A-DNAB-DNAZ-DNA
relative Feuchtigkeit75 % Wasser92 % Wasser66 % Wasser
Höhe pro Basenpaar0,23 nm0,34 nm0,38 nm
Durchmesser der Helix2,55 nm2,37 nm1,84 nm
Windungsrichtungrechtsgewundenrechtsgewundenlinksgewunden
Konformation der glycosidischen BindungantiantiGuanin syn., Cytosin und Thymidin anti
Basenpaare pro Umgang1110,412
Rotation pro Basenpaar34,7°34,6°30,0°
Ganghöhe2,53 nm3,54 nm4,56 nm
Winkel zwischen Helix-Achse und Basenpaaren71°-77°ca. 90°ca. 80°
große Furcheeng und sehr tiefbreit und tiefflach
kleine Furchesehr breit und flacheng und tiefsehr eng und tief
Ribose-KonformationC(3´)-endoC(2´)-endoC(2´)-endo für Pyrimidine, C(3´)-endo für Purine

Zu Nucleinsäure-Strukturen siehe auf der Website der Rutgers-University, USA:Atlas mit Nucleinsäure-3D Strukturen

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