[생물 임용 노트]핵산 - 3) DNA : 원형 DNA, 초나선 DNA

원형 DNA(circular DNA)

5'-end와 3'-end가 공유 결합한 상태로 자기 자신의 DNA 말단들이 서로 공유 결합 되어 두 환의 사슬이 서로 꼬여 있는 형태의 DNA를 말한다.

초나선 DNA

환형 구조의 DNA 꼬임이 1~2개 더 들어간 상태 또는 덜 들어간 상태이다.
아무런 꼬임이 없는 원형 DNA와 위상이성질체(topoisomer)이다.

Tw(비틀림 수), W_r(꼬임수), L_k(고리수)

초나선 DNA에서는 3가지 값을 사용한다.
Tw(비틀림 수) : DNA 이중 가닥 내에서 꼬인 정도를 말한다. 

W_r(꼬임수) : DNA 이중 가닥 사이의 꼬인 정도를 말한다.

L_k(고리수) : 비틀림 수와 꼬임수의 합을 말한다.

L_k = T_w+ W_r = DNA 전체의 bp / 평균 1회전당 bp

 

W_r의 경우 Lk를 감소 시키는 음성 초나선과 Lk를 증가시키는 양성 초나선이 있다.

음성 초나선의 경우 오른손 감김의 형태로 꼬여 있을 때를 말하며, 양성 초나선의 경우 왼손 감김의 형태로 꼬여 있을 때를 말한다.

나선의 감김에 따른 Wr의 값 변화

L_k값 계산 예시

Lk값 계산 예시1

예시1> DNA를 이루는 두 단일 가닥 내에서만 1개의 꼬임이 존재한다.

Lk값 계산 예시2

예시 2> DNA를 이루는 두 단일 가닥 내에서만 6개의 꼬임이 존재한다.

Lk값 계산 예시3

예시 3>
이중 가닥의 DNA를 이루는 두 단일가닥이 200회 꼬여 있는 것을 기준으로 한다.
첫 번째 DNA는 단일 가닥 사이의 200회의 꼬임만 있고 이중 가닥 사이의 꼬임은 없다.

두 번째 DNA는 이중 가닥 사이의 꼬임이 2회 발생했다. 오른손 감김이 2회 일어났므로 음성 초나선으로 W_r = -2이다.

세 번째 DNA는 이중 가닥 사이의 꼬임이 2회 발생했다. 왼손 감김이 2회 일어났므로 양성 초나선으로 W_r = +2이다.

생물학적 의의

음성 초나선 DNA는 단백질들이 helix에 결합하기 좋다.
조절 단백질의 binding의 지표가 되는 구조이다.
B-DNA를 Z-DNA로 전환하는 것을 지원한다.