Z-DNA

Animierte Struktur der Z-DNA.

Seitliche Ansicht von A-, B-, und Z-DNA.

Z-DNA ist eine von verschiedenen möglichen Strukturformen der DNA. Es handelt sich dabei um eine linksgängige Doppelhelix (im Gegensatz zu der in der Natur üblichen B-Form, welche eine rechtsgängige Helix bildet). Vermutlich ist die Z-DNA zusammen mit der A- und der B-DNA eine der drei biologisch aktiven DNA-Formen.

Geschichte

Die Z-DNA wurde im Jahr 1979 als erste kristalline DNA-Struktur von Alexander Rich, Andrew Wang und Mitarbeitern am MIT entdeckt^[1] (siehe Röntgenbeugung). Jedoch wurde erst im Jahr 2005 über eine Kristallstruktur berichtet, welche Z-DNA direkt in einer Verbindung mit B-DNA zeigt und so Hinweise auf eine biologische Aktivität von Z-DNA liefert.^[2]

Struktur

Der Name Z-DNA leitet sich vom zickzackartigen Verlauf des Zucker-Phosphat-Rückgrates ab. Die Struktur ist aber im Vergleich zu der rechtsgängigen B-DNA sehr verschieden. Denn die Z-DNA ist linksgängig und hat eine Struktur, die sich alle zwei Basenpaare wiederholt (Dimere). Allerdings ist die Z-DNA eine metastabile Konformation der DNA und wird nur unter bestimmten Umständen eingenommen (wie z. B. alternierende Pyrimidine/Purine, hoher Salzkonzentration oder DNA supercoiling).

Funktion

Es wird vermutet, dass Z-DNA u. a. eine Rolle während der DNA Transkription spielt, wenn besonders viel supercoiled DNA vorliegt.^[2] Außerdem wurde beobachtet, dass das vermutliche Vorliegen von Z-DNA mit Transkriptionsaktivität zusammenfällt und es wurde postuliert, dass Z-DNA bei der Regulation der Transkription eine Rolle spielt.^[3]

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Strukturinformationen der drei DNA-Formen, die biologisch relevant sein könnten
(B-DNA ist die in der belebten Natur häufigste Form)

Strukturmerkmal	A-DNA	B-DNA	Z-DNA
helikaler Drehsinn	rechts	rechts	links
Durchmesser	~26 Å	~20 Å	~18 Å
Basenpaare pro helikale Windung	11.6	10.4-10.6	12 (6 Dimere)
Helikale Windung je Basenpaar (twist)	31°	36°	60° (pro Dimer)
Ganghöhe (Anstieg pro Windung)	34 Å	34 Å	44 Å
Anstieg pro Base	2.9 Å	3.4 Å	7.4 Å (pro Dimer)
Neigungswinkel der Basenpaare zur Achse	20°	6°	7°
Große Furche	eng und tief	breit und tief	flach
Kleine Furche	breit und flach	eng und tief	eng und tief
Zuckerkonformation	C3'-endo	C2'-endo	Pyrimidine: C2'-endo Purine: C3'-endo
Glykosidische Bindung	anti	anti	Pyrimidine: anti Purine: syn

Siehe auch

• DNA
• B-DNA
• A-DNA

Quellen

1. ↑ Wang AHJ, Quigley GJ, Kolpak FJ, Crawford JL, van Boom JH, Van der Marel G, Rich A: Molecular structure of a left-handed double helical DNA fragment at atomic resolution. In: Nature (London). 282, 1979, S. 680-686. PMID 514347
2. ↑ ^{a b} Ha SC, Lowenhaupt K, Rich A, Kim YG, Kim KK: Crystal structure of a junction between B-DNA and Z-DNA reveals two extruded bases. In: Nature. 437, 2005, S. 1183-1186. PMID 16237447
3. ↑ Champ PC, Maurice S, Vargason JM, Camp T, Ho PS: Distributions of Z-DNA and nuclear factor I in human chromosome 22: a model for coupled transcriptional regulation. In: Nucleic Acids Research. 32, Nr. 22, 2004, S. 6501-6510.PMID 15598822

Literatur

Voet et al: Biochemistry.

Weblinks

ChemgaPedia sehr schöne Bilder