Tài liệu: Các DNA mạch vòng sợi kép và sợi đơn

Kể từ sau khám phá quan trọng của Watson và Crick, cho đến nay không những đã phát hiện thêm các dạng DNA xoắn phải và xoắn trái, mà trên thực tế còn có các bộ gene được tổ chức theo những thể thức khác, đó là: DNA sợi kép dạng vòng có mặt ở hầu hết các bộ gene prokaryote, bộ gene một số virus và bộ gene tế bào chất của các tế bào eukaryote (các phân tử DNA ty thể và lạp thể);
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu: Các DNA mạch vòng sợi kép và sợi đơn Các DNA mạch vòng sợi kép và sợi đơnKể từ sau khám phá quan trọng củaWatson và Crick, cho đến nay khôngnhững đã phát hiện thêm các dạng DNAxoắn phải và xoắn trái, mà trên thực tếcòn có các bộ gene được tổ chức theonhững thể thức khác, đó là:DNA sợi kép dạng vòng có mặt ở hầu hếtcác bộ gene prokaryote, bộ gene một sốvirus và bộ gene tế bào chất của các tếbào eukaryote (các phân tử DNA ty thểvà lạp thể); DNA sợi đơn vòng của mộtsố virus ký sinh ở vi khuẩn; và bộ geneRNA của nhiều virus ký sinh ở các thựcvật và động vật. Đáng kể là các virusRNA gây ung thư, HIV/AIDS và cácvirus thuộc họ corona gây viêm phổi cấp(SARS) với nhiều biến thể có khả nănglây lan sang nhiều vật chủ khác nhau vàcó nguy cơ làm xuất hiện nạn đại dịchtrên phạm vi toàn cầu hiện nay.* Thảo luận thêm về các bậc cấu trúccủa các nucleic acid:1- Cấu trúc bậc một của nucleic acid làcác chuỗi polynucleotide;2- Cấu trúc bậc hai của các nucleic acidđược sinh ra bởi hai loại tương tác khôngphải đồng hoá trị: sự kết cặp base (basepairing) và sự co cụm base (basestacking). Sự kết cặp base liên quan vớicác liên kết hydro và là lực chiếm ưu thếkhiến cho các sợi nucleic acid kết hợpvới nhau, nhưng cấu trúc được giữ ổnđịnh bằng các tương tác hydrophobicgiữa các base kề sát nhau mang lại bằngcác điện tử pi (p) trong các vòng. Cácmối tương tác p-p này được mô tả như làcác lực kéo co cụm base. Cấu trúc bậchai của DNA được đặc trưng bằng sự kếtcặp base giữa các phân tử để sinh ra cácphân tử sợi kép hay sợi đôi (double-stranded or duplex; ký hiệu là dsDNA).Các cấu trúc bậc hai trong RNA, vốn tồntại nguyên thuỷ ở dạng sợi đơn (single-stranded form), nói chung phản ảnh cácmối tương tác base nội trong phân tử.* Trong cấu trúc của các chuỗi xoắn képDNA, quan trọng nhất là sự kết cặp basebổ sung (complementary base pairing) A-T và G-C. Các cặp base Watson-Cricknày (Watson-Crick base pairs) tạo thànhcơ sở của hầu hết các tương tác cấu trúcbậc hai trong các nucleic acid, cũng nhưgiải thích cho các quy tắc Chargaff, vàchúng đồng thời xác định cách thứcDNA có thể hoạt động như là cái khuôncho tái bản và phiên mã... Trong RNA,uracil thay thế cho thymine, nhưng vìuracil có cấu trúc hoá học tương tự vớithymine và hình thành các liên kết hydrovới adenine y như thế, cả hai nucleic acidlai theo cùng các quy tắc chung. Tuynhiên, vì các mối tương tác này có mặtkhắp nơi, nên có những sơ đồ kết cặpbase biến đổi đôi chút so với các kiểu kếtcặp Watson-Crick; chúng đóng các vaitrò quan trọng trong việc hình thành cáccấu trúc bậc hai và bậc ba.* Cho đến nay, bên cạnh các cặp baseWatson-Crick chiếm ưu thế trong các cấutrúc và chức năng của các nucleic acid,người ta thấy có 28 cách sắp xếp khả dĩcủa ít nhất hai liên kết hydro giữa cácbase; điều này cung cấp cơ sở cho mộtnhóm đa dạng các tương tác. Có ý nghĩađáng kể nhất trong số các cấu hình biếnđổi này là các cặp base Hoogsteen(Hoogsteen base pairs), vốn góp phầnvào cấu trúc bậc ba của tRNA và chophép hình thành các chuỗi xoắn ba (triplehelices). Một sự sửa đổi so với các cặpbase Watson-Crick là các cặp linh hoạt(wobble pairs).* Về các cấu hình chuỗi xoắn và tínhmềm dẻo cục bộ trong cấu trúc DNA:Bên cạnh cấu trúc DNA sợi kép(dsDNA) dạng B phổ biến do Watson vàCrick đưa ra năm 1953, còn có các dạngbiến đổi khác như đã đề cập ở trên. Mộtđặc điểm khác nữa đó là tính mềm dẻocục bộ (local flexibility) trong cấu trúcDNA. Nhiều thực nghiệm đã cho thấyrằng DNA dạng B đặc biệt mềm dẻo linhhoạt, nó không tồn tại ở các dạng có cấuhình cứng nhắc mà có thể thay đổi mộtcách uyển chuyển giữa các cấu hình khácnhau do các hiện tượng đa hình cục bộgây ra, chẳng hạn như DNA có thể uốngập và hoán chuyển chuỗi xoắn (helicaltransitions) nội trong một phân tử đơn (vídụ sự hoán chuyển qua lại giữa các dạngB và Z đã nói ở trên). DNA cuộn gậpcũng có thể được cảm ứng bởi cácprotein và tạo vòng (circularization).Việc cuộn lại do cảm ứng cần thiết chosự đóng gói DNA trong các nhiễm sắcthể và cho tái bản, tái tổ hợp và phiênmã . Các protein cũng có thể nhận biếtDNA được cuộn lại theo thể thức nào đó(ví dụ các topoisomerase nhận biết cáckhởi điểm tái bản).* Cấu trúc bậc hai trong RNA và DNAkhông thuộc dạng sợi đôi: Trong RNA vàcác vùng DNA sợi đơn, cấu trúc bậc haiđược xác định bằng sự kết cặp base nộiphân tử. Cấu trúc bậc hai trong RNAđóng vai trò chính yếu trong biểu hiệngene và điều hoà của nó. Ví dụ: sự kếtcặp base giữa rRNA và mRNA kiểm soátviệc khởi đầu tổng hợp protein; sự kếtcặp base giữa tRNA và mRNA xảy ratrong dịch mã; các cấu trúc kẹp tóc trongRNA (RNA hairpin loop) và các vòngthân (stem loops) kiểm soát sự kết thúcphiên mã, hiệu quả dịch mã và sự ổn địnhcủa mRNA; và sự kết cặp base RNA-RNA cũng đóng vai trò quan trọng trongviệc tách bỏ các intron.3- Cấu trúc bậc ba của các nucleic acidphản ảnh các mối tương tác góp phầnkiến thiế ...