[생물 임용 노트]핵산 - 3) DNA : DNA의 구조

DNA의 구조의 발견

Chargaff의 법칙 : DNA를 이루는 피리미딘 잔기의 합은 퓨린 잔기의 합과 같다. 즉 A + G = C + T이다.

Franklin & Willkins : DNA X선 회절 사진을 통해 나선의 구조를 예측함 → '이중 나선 or 삼중 나선 일 것이다.'

Watson & Crick : 이를 바탕으로 DNA의 3차원적 구조 모형을 고안

DNA의 구조

DNA 구조 요약

이중 나선

디옥시리보스와 인산기가 교대로 나열된 친수성 골격이 이중 나선 외측에서 물과 접한다.

염기는 이중나선 내부에서 차곡차곡 쌓여 있고 장축에 수직으로 배열되어 있다.

→ 큰 고랑(major groove)과 작은 고랑(minor groove)이 나타난다.

상보성

이중 나선 DNA의 각 폴리뉴클레오타이드 사슬은 염기 서열과 조성이 같지 않고 상보적이다.

→ G = C, A = T (샤가프의 법칙)

단, 여기서 G와 C는 3개의 수소 결합이 존재하고, A와 T는 2개의 수소 결합이 존재한다.

→ G와 C의 비율이 높을수록 DNA를 이루는 두 가닥의 분리가 어렵다.

역평행 구조

DNA를 이루는 두 폴리뉴클레오타이드 가닥은 5'-end와 3'-end 방향이 마주 보고 있는 역평행 구조이다.

한 가닥은 다른 가닥을 기준으로 뒤집어져 있으나 평행하다.

거리

염기 사이의 거리는 약 3.4Å 정도이다.

수용액 상태에서 1회전당 평균 10.5개 정도의 염기쌍이 존재한다.

DNA 분자의 폭은 평균 20Å 정도이다.

안정성 유지

DNA의 구조적 안정성은 비특이적 결합과 특이적 결합에 의해 유지된다.

• 비특이적 결합 : 염기 치쌓기(base stacking)에 따른 비특이적 결합(반데르발스 힘, 소수성 상호작용)에 의해 안정화된다. DNA의 구조적 안정성에는 비특이적 결합이 가장 큰 기여를 한다.
• 특이적 결합 : 염기들 사이의 수소 결합에 의해 DNA 구조가 안정화된다.