拉伸且受扭转约束DNA中序列依赖性结构基序的出现
生物大分子
2019-04-05 v1
摘要
DNA的双螺旋结构源于规范的碱基配对和堆积相互作用。然而，在细胞中机械扰动会导致偏离稳态构象的变化。这些不同的拓扑结构具有生理学意义，但它们对序列的依赖性仍不清楚。在此，我们使用分子动力学模拟表明，在生理扭转和拉伸下，序列差异会导致显著不同的结构基序。我们在生理范围内的超螺旋密度下对四种不同DNA序列（(AA)12、(AT)12、(GG)12 和 (GC)12）模拟了过度延伸。我们发现DNA在多数拉伸模拟中发生变性，令人惊讶地包括那些过扭DNA的模拟。观察到GC富集序列比AT富集序列更稳定，具体响应依赖于碱基对排序。此外，我们发现 (AT)12 在某些区域形成具有非规范氢键的稳定周期性结构，在其他区域形成非规范堆积，而 (GC)12 形成与超螺旋密度无关的四个碱基对的堆积基序。我们的结果表明，20-30%的DNA延伸足以在围绕并显著高于细胞超螺旋时破坏B-DNA，且DNA序列对于理解机械应力下的结构变化至关重要。我们的发现对于所有细胞中与DNA相互作用的蛋白质机器的活动具有重要启示。
引用
@article{arxiv.1904.02576,
title = {The emergence of sequence-dependent structural motifs in stretched, torsionally constrained DNA},
author = {Jack W Shepherd and Robert J Greenall and Matt I J Probert and Agnes Noy and Mark C Leake},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.02576},
year = {2019}
}