Un par de bases de Hoogsteen es una variación del apareamiento de bases en ácidos nucleicos como el par A • T. De esta manera, dos nucleobases , una en cada hebra, pueden mantenerse juntas mediante enlaces de hidrógeno en el surco principal. Un par de bases de Hoogsteen aplica la posición N7 de la base de purina (como aceptor de enlace de hidrógeno ) y el grupo amino C6 (como donante), que se unen a la cara Watson-Crick (N3-C4) de la base de pirimidina .
Historia
Diez años después de que James Watson y Francis Crick publicaran su modelo de la doble hélice de ADN, [2] Karst Hoogsteen informó [3] una estructura cristalina de un complejo en el que los análogos de A y T formaban un par de bases que tenía una geometría diferente a la de ese descrito por Watson y Crick. De manera similar, una geometría alternativa de emparejamiento de bases puede ocurrir para pares G • C. Hoogsteen señaló que si los patrones alternativos de enlaces de hidrógeno estuvieran presentes en el ADN, entonces la doble hélice tendría que asumir una forma bastante diferente. Los pares de bases de Hoogsteen se observan en estructuras alternativas como las estructuras G-quadruplex de cuatro hebras que se forman en el ADN y el ARN.
Propiedades químicas
Los pares de Hoogsteen tienen propiedades bastante diferentes de los pares de bases de Watson-Crick . El ángulo entre los dos enlaces glicosídicos (aproximadamente 80 ° en el par A • T) es mayor y la distancia C1′ – C1 ′ (aproximadamente 860 pm o 8,6 Å) es más pequeña que en la geometría regular. En algunos casos, llamados pares de bases de Hoogsteen invertidos , una base se gira 180 ° con respecto a la otra.
En algunas secuencias de ADN, especialmente los dinucleótidos CA y TA, los pares de bases de Hoogsteen existen como entidades transitorias que están presentes en equilibrio térmico con los pares de bases estándar de Watson-Crick. La detección de las especies transitorias requirió el uso de técnicas de RMN que sólo recientemente se han aplicado a macromoléculas. [1]
Se han observado pares de bases de Hoogsteen en complejos proteína-ADN. [4] Algunas proteínas han evolucionado para reconocer solo un tipo de par de bases y utilizan interacciones intermoleculares para cambiar el equilibrio entre las dos geometrías.
El ADN tiene muchas características que permiten su reconocimiento específico de secuencia por parte de proteínas. Originalmente se pensó que este reconocimiento involucraba principalmente interacciones específicas de enlaces de hidrógeno entre las cadenas laterales de aminoácidos y las bases. Pero pronto quedó claro que no había correspondencia uno a uno identificable, es decir, no había un código simple para leer. Parte del problema es que el ADN puede sufrir cambios conformacionales que distorsionan la clásica doble hélice. Las variaciones resultantes alteran la presentación de las bases de ADN a las moléculas de proteínas y, por tanto, afectan el mecanismo de reconocimiento.
Como las distorsiones en la doble hélice dependen en sí mismas de la secuencia de bases, las proteínas pueden reconocer el ADN de una manera similar a como reconocen otras proteínas y pequeñas moléculas de ligando, es decir, a través de la forma geométrica (en lugar de la secuencia específica). Por ejemplo, los tramos de las bases A y T pueden provocar el estrechamiento del surco menor del ADN (el más estrecho de los dos surcos en la doble hélice), lo que resulta en potenciales electrostáticos negativos locales mejorados que a su vez crean sitios de unión para la arginina amino cargada positivamente. residuos ácidos en la proteína.
Estructuras triplex
Este emparejamiento de bases que no es Watson-Crick permite que las terceras hebras se enrollen alrededor de los dúplex, que se ensamblan en el patrón Watson-Crick , y forman hélices de triple hebra como (poli (dA) • 2poly (dT)) y ( poli (rG) • 2poly (rC)). [5] También se puede ver en estructuras tridimensionales de ARN de transferencia , como T54 • A58 y U8 • A14. [6] [7]
Estructuras cuádruplex
Los pares de Hoogsteen también permiten la formación de estructuras secundarias de ADN monocatenario y ARN rico en G llamadas G-cuadruplex (G4-ADN y G4-ARN). Existe evidencia de la formación in vitro e in vivo de G4. Se ha sugerido que los G4 genómicos regulan la transcripción de genes y, a nivel de ARN, inhiben la síntesis de proteínas mediante la inhibición estérica de la función del ribosoma. Necesita cuatro tripletes de G, separados por espaciadores cortos. Esto permite el ensamblaje de cuartetos planos que se componen de asociaciones apiladas de moléculas de guanina unidas por Hoogsteen. [8]
Emparejamiento de base de triple hélice
Los pares de bases de Watson-Crick se indican con un "•", "-" o un "." (ejemplo: A • T, o poli (rC) • 2poly (rC)).
Los pares de bases de ADN de triple hebra de Hoogsteen se indican con un "*" o un ":" (ejemplo: C • G * C +, T • A * T, C • G * G o T • A * A).
Ver también
- Par de bases oscilantes
- G-quadruplex
- Tétrada de guanina
- Estructura terciaria de ácido nucleico
- Horquillas de polipurina inversa-Hoogsteen (PPRH), oligonucleótidos que pueden unirse al ADN o al ARN y disminuir la expresión génica.
Referencias
- ↑ a b Evgenia N. Nikolova; Eunae Kim; Abigail A. Wise; Patrick J. O'Brien; Ioan Andricioaei; Hashim M. Al-Hashimi (2011). "Pares de bases transitorios de Hoogsteen en ADN dúplex canónico" . Naturaleza . 470 (7335): 498–502. Código Bibliográfico : 2011Natur.470..498N . doi : 10.1038 / nature09775 . PMC 3074620 . PMID 21270796 .
- ^ Watson JD, Crick FH (1953). "Estructura molecular de los ácidos nucleicos: una estructura para el ácido nucleico desoxirribosa". Naturaleza . 171 (4356): 737–738. Código Bibliográfico : 1953Natur.171..737W . doi : 10.1038 / 171737a0 . PMID 13054692 . S2CID 4253007 .
- ^ Hoogsteen K (1963). "La estructura cristalina y molecular de un complejo de enlaces de hidrógeno entre 1-metiltmina y 9-metiladenina" . Acta Crystallographica . 16 (9): 907–916. doi : 10.1107 / S0365110X63002437 .
- ^ Jun Aishima, Rossitza K. Gitti, Joyce E. Noah, Hin Hark Gan, Tamar Schlick , Cynthia Wolberger (2002). "Un par de bases de Hoogsteen incrustado en B-DNA no distorsionado" . Ácidos nucleicos Res . 30 (23): 5244–5252. doi : 10.1093 / nar / gkf661 . PMC 137974 . PMID 12466549 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ Kim, SK; Takahashi, M; Nordén, B (17 de octubre de 1995). "Unión de RecA a ADN de triple hélice poli (dA) .2poly (dT) anti-paralelo". Biochimica et Biophysica Acta . 1264 (1): 129–33. doi : 10.1016 / 0167-4781 (95) 00137-6 . PMID 7578246 .
- ^ Zagryadskaya, EI; Doyon, FR; Steinberg, SV (15 de julio de 2003). "Importancia del par de bases de Hoogsteen inverso 54-58 para la función de tRNA" . Investigación de ácidos nucleicos . 31 (14): 3946–53. doi : 10.1093 / nar / gkg448 . PMC 165963 . PMID 12853610 .
- ^ Westhof, Eric; Auffinger, Pascal (9 de septiembre de 2005). "Transferir estructura de ARN" (PDF) . Enciclopedia de las ciencias de la vida . Nature Pub. Grupo. ISBN 9780470015902. Consultado el 28 de marzo de 2019 .
- ^ Johnson JE, Smith JS, Kozak ML, Johnson FB (2008). " Veritas in vivo : uso de levadura para probar las funciones biológicas de G-quadruplex" . Biochimie . 90 (8): 1250-1263. doi : 10.1016 / j.biochi.2008.02.013 . PMC 2585026 . PMID 18331848 .