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超螺旋DNA分子中的螺旋稳定性及十字形挤出机制

Helix stability and the mechanism of cruciform extrusion in supercoiled DNA molecules.

作者信息

Sullivan K M, Lilley D M

机构信息

Department of Biochemistry, The University, Dundee, UK.

出版信息

Nucleic Acids Res. 1988 Feb 11;16(3):1079-93. doi: 10.1093/nar/16.3.1079.

Abstract

The kinetic properties of cruciform extrusion in supercoiled DNA molecules fall into two main classes. C-type cruciforms extrude in the absence of added salt, at relatively low temperatures, with large activation energies, while S-type cruciforms exhibit no extrusion in the absence of salt, and maximal rates at 50 mM NaCl, with activation energies about one quarter those of the C-type. These diverse properties are believed to reflect two distinct pathways for the extrusion process, and are determined by the nature of the sequences which form the context of the inverted repeat. C-type kinetics are conferred by A + T rich sequences, implying a role of helix stability in the selection. In this study we have shown that: 1. Helix-destabilising solvents (dimethyl formamide and formamide) facilitate extrusion by normally S-type molecules at low temperatures in the absence of salt. 2. C-type extrusion is strongly suppressed by low concentrations (2-4 microM) distamycin, at which concentrations S-type extrusion is enhanced. 3. Some extrusion occurs in a C-type construct in the presence of 50 mM NaCl. This is increased by addition of 3 microM distamycin, under which conditions extrusion becomes effectively S-type. Thus S-type constructs can behave in a quasi-C-type manner in the presence of helix-destabilising solvents, and C-type extrusion is suppressed by binding a compound which stabilises A + T rich regions of DNA. Helix destabilisation leads to C-type behaviour, while helix stabilisation results in S-type properties. These studies demonstrate the influence of contextual helix stability on the selection of kinetic mechanism of cruciform extrusion.

摘要

超螺旋DNA分子中十字形挤出的动力学特性主要分为两类。C型十字形在不添加盐的情况下,于相对较低温度下挤出,具有较大的活化能;而S型十字形在无盐时不发生挤出,在50 mM NaCl时挤出速率最大,其活化能约为C型的四分之一。这些不同的特性被认为反映了挤出过程的两种不同途径,并且由构成反向重复序列背景的序列性质所决定。富含A + T的序列赋予C型动力学特性,这意味着螺旋稳定性在这种选择中起作用。在本研究中我们表明:1. 螺旋不稳定溶剂(二甲基甲酰胺和甲酰胺)可促进通常为S型的分子在低温无盐条件下的挤出。2. 低浓度(2 - 4 microM)的Distamycin强烈抑制C型挤出,而在此浓度下S型挤出增强。3. 在50 mM NaCl存在下,C型构建体中会发生一些挤出。添加3 microM Distamycin可增加挤出,在此条件下挤出实际上变为S型。因此,在螺旋不稳定溶剂存在下,S型构建体可表现出准C型行为,而通过结合一种可稳定DNA富含A + T区域的化合物可抑制C型挤出。螺旋不稳定导致C型行为,而螺旋稳定则导致S型特性。这些研究证明了背景螺旋稳定性对十字形挤出动力学机制选择的影响。

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