《三螺旋dna》word版

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1、三螺旋DNA简介三螺旋DNA不是DNA在自然态下的主要结构，而是在特定的条件下形成的。它是由一条ODN通过与双链DNA形成Hoogsteen键或反Hoogsteen键，在其大沟处紧密缠绕而成。具体就是富含嘧啶的ODN与双链DNA的富含嘌呤的链以平行的方式键合，形成Hoogsteen键；富含嘌呤的ODN与双链DNA的富含嘌呤的链以反平行的方式键合，形成反Hoogsteen键。与双螺旋相类似，三螺旋DNA的组成结构基元是三碱基体。目前一般认为三碱基体有嘧啶-嘌呤-嘧啶型(Py-型)和嘌呤-嘌呤-嘧啶型(Pu—型)两种基本类型。这些三碱基体也具有专一性，具体体现在

2、T、C+、G、A分别要接在AT、GC、GC和AT碱基对上。Hoogsteen键或反Hoogsteen键的形成只是构筑三螺旋的必要条件；要想使三螺旋具备一定的生物学功能，实现它的实际应用，还必须保证它具有一定的稳定性。影响三螺旋DNA稳定性的因素可分为内部因素和外部因素两方面。内部因素主要是指链长、碱基序列组成、骨架本性等因素。这些因素主要是通过影响第三条链键合时碱基配合的强度、氢键相互作用的强度以及双链受体重排时的能量大小来影响所形成的三螺旋的稳定性的。许多研究表明，碱基错配对三螺旋稳定性的影响很大，这对于理解三螺旋结构在体内形成的专一性具有明显重要的意义。

3、另外，不同位置的错误匹配对稳定性的影响也不同。比如，中心部位的错误匹配就要比靠近两端的错误匹配使螺旋更加不稳定。影响三链核酸稳定性的外界因素主要包括溶液的pH值、溶液中阳离子的浓度、配基结合作用力的大小等。需要指出的是，尽管已发现在生物体内和体外都可以形成三螺旋DNA结构，但研究各种外界因素特别是金属离子对三螺旋DNA稳定性的影响时大多是从化学的角度、在生物体外进行的；但在生物体外的研究对于指导三螺旋结构在生物体内的应用同样具有很重要的意义。（一）三链DNA分类现在所沿用的核酸三螺旋的定义基本是Felsenfield于1957年所提出的。根据第三条核苷酸链是

4、以Hoogsteen还是反Hoogsteen氢键配对方式结合到双螺旋上，可产生至少两种三螺旋的结构类型：“嘧啶型”和“嘌呤型”。1．“嘧啶型”三螺旋DNA“嘧啶型”三螺旋或嘧啶-嘌呤-嘧啶（Y·RY）型三螺旋中，第三条嘧啶链以平行于Watson-Crick双螺旋中嘌呤链的方向，缠绕到双螺旋的大沟上；专一性地与嘌呤链结合。例如，典型的Y·RY型三螺旋T·AT和C+·GC，其专一性体现在T对AT，质子化的C对GC的识别。这些三螺旋的结构基本单位是三碱基体（图3-25）。T·AT和C+·GC三螺旋的链3和链2的碱基以两个Hoogsteen氢键配对，不影响链1和链2

5、间的相互作用。近年来的核磁共振实验表明：Y·RY型三螺旋也包括三链复合物G·TA、T·CG和X·GC（X=A、G、T）。在G·TA三螺旋中，第三条G链的糖环构象采取N型，而其他的两条链上的糖环构象大部分是S型。在T·CG三螺旋中，碱基T和C之间仅以一个氢链相连。在Y·RY型分子内三螺旋X·GC（X=A、G、T）中，第二条链和第三条链的碱基之间都是以一条或两条氢键相连。这些三螺旋不同于典型的T·AT和C·GC三螺旋，氢键配对没有严格的限制。自从Arnott等根据低分辨率的X射线衍射得到d(T)n·d(A)n·d(T)n三螺旋模型以来，20年来一直作为研究Y·R

6、Y型三螺旋的结构基础。Arnott等提出的三螺旋为A型DNA，糖环构象是N型（C3′-endo），一个周期含有12个核苷酸，平均碱基高度为32.6nm，有较负的X位移（-32nm）。最近这种模型受到各种实验结果的怀疑。Howard等根据红外光谱以及偏端霉素A的嵌入实验（偏端霉素A只与B型不与A型DNA结合）等研究结果提出了不同于Arnott模型的Y·RY型三螺旋结构模型。它们认为d(T)n·d(A)n·d(T)n三螺旋在结构和构象上采取B型，其糖环构象是C2′-endo（S型），3条核苷酸链都有相同的糖-磷酸主链构象。在两个反平行的T链间存在一个二重对称轴，

7、而在Arnott的模型中不含有任何对称性。d(T)n·d(A)n·d(T)n的B型三螺旋结构比A型在能量上更优越，同时Raghunathan等也给出了B型三螺旋结构模型的初始坐标。分子模型和振动谱的研究表明在d(G)n·d(G)n·d(C)n和d(G)n·d(A)n·d(T)n三螺旋中，S型和N型糖环构象都存在，糖环的二面角在anti区。d(C)n链是S型，Watson-Crick中的d(G)n链是N型。分子动力学模似也表明YRY型三螺旋与Arnott的模型有较大的偏离。然而，三螺旋究竟是A型还是B型或者是两者的混合体还需要进一步实验去证实。2．“嘌呤型”三

8、螺旋DNA“嘌呤型”或嘌呤-嘌呤-嘧啶型（R·RY）