Η βασική διαφορά μεταξύ θετικής και αρνητικής υπερέλιξης του DNA είναι ότι κατά τη θετική υπερέλιξη του DNA, ο κλώνος του DNA περιτυλίγεται σε σύγκριση με τη χαλαρή κατάσταση, ενώ κατά τη διάρκεια της αρνητικής υπερέλιξης του DNA, ο κλώνος του DNA είναι υπό περιέλιξη σε σύγκριση με τον χαλαρή κατάσταση.
Υπερέλιξη DNA είναι η ποσότητα συστροφής σε έναν κλώνο DNA (υπερτύλιγμα ή κάτω από την περιέλιξη) και καθορίζει την ποσότητα της τάσης στον κλώνο. Οι τοποϊσομεράσες είναι τα ένζυμα που διευκολύνουν και ρυθμίζουν την υπερέλιξη του DNA για την ενίσχυση της αντιγραφής και της μεταγραφής του DNA. Υπάρχουν σε όλα τα κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων και του ανθρώπου. Η υπερέλιξη του DNA είναι σημαντική για πολλές κυτταρικές διεργασίες, όπως η συμπίεση του DNA και η έκφραση γονιδίων, μέσω της ρύθμισης της πρόσβασης στον γενετικό κώδικα. Υπάρχουν δύο τύποι υπερέλιξης DNA, η θετική υπερέλιξη και η αρνητική υπερέλιξη.
Τι είναι η θετική υπερέλιξη του DNA;
Η θετική υπερέλιξη του DNA είναι μια διαδικασία κατά την οποία ο κλώνος του DNA υπερτυλίγεται σε σύγκριση με τη χαλαρή κατάσταση. Αυτό συμβαίνει όταν η διπλή ελικοειδής διαμόρφωση του DNA (δεξιόχειρας) στρίβεται πιο σφιχτά (πάνω από το τύλιγμα σε λειτουργία δεξιόχειρα) έως ότου η ελικοειδής δομή παραμορφωθεί και εξελιχθεί σε επίπεδο «κόμπου»..
Εικόνα 01: Υπερέλιξη του DNA
Οι μαθηματικές εξισώσεις επεξεργάζονται τη θετική υπερέλιξη του DNA. Το DNA δεν υπερτυλίσσεται θετικά κατά τη διάρκεια φυσιολογικών καταστάσεων, αλλά εμφανίζεται μόνο κατά τη διάρκεια κυτταρικών διεργασιών, για παράδειγμα, για τη διευκόλυνση της μίτωσης όπου διπλά αδελφά DNA διαχωρίζονται σε θυγατρικά κύτταρα κατά τη διάρκεια της ενδιάμεσης φάσης στην ανάπτυξη και διατήρηση τοπολογικά συσχετιζόμενων περιοχών. Αυτοί οι τομείς είναι TAD. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια της μιτωτικής συναρμολόγησης χρωμοσώματος, έχει αποδειχθεί ότι η συμπυκνίνη προκαλεί θετική υπερέλιξη του DNA. Η συμπύκνωση είναι ένα μεγάλο πρωτεϊνικό σύμπλεγμα που παίζει σημαντικό ρόλο στη μιτωτική συγκρότηση χρωμοσωμάτων και προκαλεί τη θετική υπερέλιξη με τρόπο που εξαρτάται από την υδρόλυση ATP.
Τι είναι η αρνητική υπερέλιξη του DNA;
Η αρνητική υπερέλιξη του DNA είναι μια διαδικασία κατά την οποία ο κλώνος του DNA είναι υπό τραύμα σε σύγκριση με τη χαλαρή κατάσταση. Αυτό συμβαίνει όταν η διπλή ελικοειδής διαμόρφωση του DNA (αριστερόχειρας) περιστρέφεται ελαφρύτερα (κάτω από την περιέλιξη σε λειτουργία αριστερόχειρα) έως ότου η ελικοειδής δομή χαλαρώσει περισσότερο από την κανονική χαλαρή Β μορφή του DNA. Διευκολύνει την αντιγραφή και τη μεταγραφή του DNA μέσω των ενζύμων τοποϊσομεράσης.
Εικόνα 02: Αρνητική υπερέλιξη του DNA
Η υπερέλιξη του DNA παράγει δύο τύπους δομών που ονομάζονται πλεκτόνημα ή δοροειδές. Μερικές φορές, μπορεί να είναι συνδυασμός και των δύο. Κατά τη διάρκεια της αρνητικής υπερέλιξης του DNA, το μόριο του DNA θα παράγει είτε μια δεξιά έλικα δύο εκκινήσεων με τερματικούς βρόχους (το πλεκτονήμα) είτε μια αριστερόστροφη έλικα μιας εκκίνησης (το δακτύλιος). Τα πλεκτονήματα είναι πιο κοινά στη φύση, ειδικά στα βακτήρια.
Ποιες είναι οι ομοιότητες μεταξύ της θετικής και της αρνητικής υπερέλιξης του DNA;
- Θετική και αρνητική υπερέλιξη του DNA υπάρχει σε όλους τους οργανισμούς (από βακτήρια μέχρι ανθρώπους)
- Και οι δύο διαδικασίες αλλάζουν το σχήμα του κλώνου του DNA.
- Επηρεάζουν τη δομή διπλής ελίκωσης του DNA.
- Επιπλέον, και οι δύο μηχανισμοί είναι σημαντικοί για τη διευκόλυνση πολλών κυτταρικών λειτουργιών.
- Τα ένζυμα ελέγχουν τη θετική και αρνητική υπερέλιξη του DNA.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της θετικής και της αρνητικής υπερέλιξης του DNA;
Η βασική διαφορά μεταξύ θετικής και αρνητικής υπερέλιξης του DNA είναι ότι, κατά τη θετική υπερέλιξη του DNA, ο κλώνος DNA περιτυλίγεται σε σύγκριση με τη χαλαρή κατάσταση, ενώ κατά τη διάρκεια της αρνητικής υπερέλιξης του DNA, ο κλώνος του DNA είναι υπό τυλιγμένο σε σύγκριση με τον χαλαρή κατάσταση. Το DNA των περισσότερων οργανισμών είναι αρνητικά υπερτυλιγμένο σε κανονική κατάσταση. Η θετική υπερέλιξη εμφανίζεται μόνο κατά τη διάρκεια συγκεκριμένων κυτταρικών λειτουργιών. Επιπλέον, η θετική υπερέλιξη του DNA λαμβάνει χώρα προς τη δεξιά πλευρά, ενώ η αρνητική υπερέλιξη του DNA προς την αριστερή πλευρά.
Το παρακάτω infographic παρουσιάζει τις διαφορές μεταξύ θετικής και αρνητικής υπερέλιξης του DNA σε μορφή πίνακα για σύγκριση δίπλα-δίπλα.
Σύνοψη – Θετική έναντι αρνητικής υπερέλιξης του DNA
Η υπερέλιξη DNA είναι σημαντική σε πολλές κυτταρικές διεργασίες, όπως η συμπίεση του DNA και η έκφραση γονιδίων, μέσω της ρύθμισης της πρόσβασης στον γενετικό κώδικα. Διευκολύνει επίσης και ρυθμίζει την υπερέλιξη του DNA για την ενίσχυση της αντιγραφής και της μεταγραφής του DNA. Η βασική διαφορά μεταξύ θετικής και αρνητικής υπερέλιξης του DNA είναι ότι κατά τη θετική υπερέλιξη του DNA, ο κλώνος του DNA περιτυλίγεται σε σύγκριση με τη χαλαρή κατάσταση, ενώ κατά τη διάρκεια της αρνητικής υπερέλιξης του DNA, ο κλώνος του DNA είναι υπό περιέλιξη σε σύγκριση με τη χαλαρή κατάσταση. Και οι δύο διαδικασίες υπερέλιξης ενός δεδομένου κλώνου επεξεργάζονται με έναν μαθηματικό τύπο. Και οι δύο διαδικασίες συγκρίνονται με μια κατάσταση αναφοράς που είναι γνωστή ως η χαλαρή κατάσταση του DNA ή η χαλαρή Β μορφή του DNA.
