Zucker-Phosphat-Rückgrat
Das Zucker-Phosphat-Rückgrat (Backbone) besteht aus dem Zucker Desoxyribose und einem Phosphat-Rest. Zucker und Phosphat sind über eine Ester-Bindung miteinander verbunden. Dabei ist normalerweise die OH-Gruppe des C5´-Atoms des Zuckers mit einer Phosphat-Gruppe entweder eines Mono - oder Triphosphats verestert, während die OH-Gruppe des C3´-Atoms mit einem weiteren Phosphat-Rest verestert ist. Das in dem Strang folgenden Zucker-Molekül ist nun mit seiner OH-Gruppe des C5´-Atoms mit demselben Phosphor verestert. Es kommt somit zur Ausbildung von Phosphordiestern. Man spricht von Phosphordiester-Brücken. Die Bildung dieser Brücke zwischen der 3´-Hydroxy-Gruppe des einen Zuckers und der 5´-Hydroxy-Gruppe des folgenden Zuckers ist der wesentliche chemische Schritt bei der Polymerisation während der Replikation und der Transkription.
Tutorial DNA-Backbone
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Unter physiologischen Bedingungen (also innerhalb der Zelle) liegt der Phosphat-Rest des Diesters deprotoniert vor und besitzt somit eine negative Ladung. Dieses ist ein wichtiges Element zur Ausbildung der Hydrathülle. Proteine, die die DNA sequenzunabhängig erkennen, gehen zumeist ihre Wechselwirkungen mit dem Rückgrat ein und weisen deshalb Domänen mit vielen basischen Aminosäuren auf. So können sich unter physiologischen Bedingungen DNA-spezifische Wechselwirkungen ausbilden, die z.B. für die Erkennung durch Histone verantwortlich sind (vgl. Abschnitt "Chromosom").
Das Zucker-Phosphat-Rückgrat bildet die Verbindung zwischen aufeinanderfolgenden Nucleotiden. Da jeder Phosphorsäure-Rest zwei Ester-Bindungen ausbildet, spricht man von Phosphorsäurediestern, abgekürzt Phosphodiester.
