Triple helix - Triple helix
.jpg)
I områderne geometri og biokemi , en tripelhelix (plural tredobbelte helixer ) er et sæt af tre kongruente geometriske helixer med samme akse , som afviger med en oversættelse langs aksen. Dette betyder, at hver af helixerne holder den samme afstand fra den centrale akse. Som med en enkelt helix kan en tredobbelt helix karakteriseres ved sin stigning, diameter og håndhed. Eksempler på tredobbelte helixer inkluderer triplex DNA , triplex RNA , kollagenhelixen og kollagenlignende proteiner .
Struktur
En tredobbelt helix kaldes sådan, fordi den består af tre separate helixer . Hver af disse helixer har samme akse, men de optager ikke det samme rum, fordi hver helix oversættes vinkelret rundt om aksen. Generelt afhænger identiteten af en tredobbelt helix af typen af helixer, der udgør den. For eksempel: en tredobbelt helix lavet af tre tråde af kollagenprotein er en kollagen tredobbelt helix, og en tredobbelt helix lavet af tre tråde af DNA er en DNA tredobbelt helix.
Som med andre typer helixer har tredobbelte helices handness: højrehåndet eller venstrehåndet. En højrehåndet helix bevæger sig rundt om sin akse i urets retning fra start til slut. En venstrehåndet helix er den højrehåndede heliks spejlbillede, og den bevæger sig rundt om aksen mod uret fra start til slut. Begyndelsen og slutningen af et spiralformet molekyle defineres ud fra visse markører i molekylet, der ikke ændrer sig let. For eksempel: begyndelsen af et spiralformet protein er dets N-terminal , og begyndelsen af en enkelt DNA-streng er dens 5'-ende .
Den collagen triple helix er lavet af tre collagenpeptider, som hver især danner sin egen venstrehåndet polyprolin helix. Når de tre kæder kombineres, vedtager den tredobbelte spiral en højrehåndet retning. Kollagenpeptidet er sammensat af gentagelser af Gly -XY, hvor den anden rest (X) sædvanligvis er Pro, og den tredje (Y) er hydroxyprolin.
En DNA-tredobbelt helix består af tre separate DNA-tråde, hver orienteret med sukker / fosfat-rygraden på ydersiden af helixen og baserne på indersiden af helixen. Baserne er den del af molekylet, der er tættest på den tredobbelte heliks akse, og rygraden er den del af molekylet, der er længst væk fra aksen. Den tredje streng optager hovedsporet af relativt normalt duplex-DNA. Baserne i triplex DNA er arrangeret til at matche i henhold til en Hoogsteen -baseparringsordning. Tilsvarende dannes RNA-tredobbelte helixer som et resultat af et enkeltstrenget RNA, der danner hydrogenbindinger med en RNA-duplex; duplex består af Watson-Crick baseparring, mens den tredje streng binder via Hoogsteen-baseparring.
Stabiliserende faktorer
Kollagen tredobbelt helix har flere egenskaber, der øger dens stabilitet. Når prolin er inkorporeret i Y-positionen i Gly-XY-sekvensen, modificeres det posttranslationsmæssigt til hydroxyprolin . Hydroxyprolinen kan indgå i gunstige interaktioner med vand, hvilket stabiliserer den tredobbelte spiral, fordi Y-resterne er tilgængelige med opløsningsmidler i den tredobbelte helixstruktur. De enkelte helixer holdes også sammen af et omfattende netværk af amid-amid-hydrogenbindinger dannet mellem strengene, som hver bidrager med ca. -2 kcal / mol til den samlede frie energi af den tredobbelte helix. Dannelsen af superhelix beskytter ikke kun de kritiske glycinrester på det indre af helixen, men beskytter også det samlede protein mod proteolyse.
Triple-helix-DNA og RNA stabiliseres af mange af de samme kræfter, der stabiliserer dobbeltstrengede DNA-helices. Med nukleotidbaser orienteret mod indersiden af spiralen, tættere på dens akse, involverer baser hydrogenbinding med andre baser. De bundne baser i midten udelukker vand, så den hydrofobe effekt er særlig vigtig i stabiliseringen af DNA-tredobbelte helixer.
Biologisk rolle
Proteiner
Medlemmer af kollagen-superfamilien er vigtige bidragydere til den ekstracellulære matrix. Den tredobbelte spiralformede struktur giver styrke og stabilitet til kollagenfibre ved at tilvejebringe stor modstandsdygtighed over for trækspænding. Stivheden af kollagenfibrene er en vigtig faktor, der kan modstå mest mekanisk stress, hvilket gør det til et ideelt protein til makromolekylær transport og generel strukturel støtte i hele kroppen.
DNA
Der er nogle oligonukleotidsekvenser, kaldet tripletdannende oligonukleotider (TFO'er), der kan binde til dannelse af en triplex med et længere molekyle dobbeltstrenget DNA; TFO'er kan inaktivere et gen eller hjælpe med at inducere mutationer. TFO'er kan kun binde til bestemte steder i et større molekyle, så forskere skal først afgøre, om en TFO kan binde til genet af interesse.
RNA
I de senere år er triplex RNAs biologiske funktion blevet mere undersøgt. Nogle roller inkluderer øget stabilitet, translation, påvirkning af ligandbinding og katalyse. Et eksempel på, at ligandbinding påvirkes af en tredobbelt helix, er i SAM-II riboswitch, hvor den tredobbelte helix skaber et bindingssted, der entydigt accepterer S -adenosylmethionin ( SAM ). Den ribonukleoproteinkomplekse telomerase , der er ansvarlig for replikering af DNA-haleendene ( telomerer ), indeholder også tripleks-RNA, der menes at være nødvendigt for korrekt telomerasefunktion. Den tredobbelte helix ved 3'-enden af PAN- og MALAT1- lang-ikke-kodende RNA'er tjener til at stabilisere RNA'et ved at beskytte Poly (A) halen fra deadenylering, som efterfølgende påvirker deres funktioner i viral patogenese og flere humane kræftformer. Derudover kan RNA-tredobbelte helixer stabilisere mRNA'er ved dannelse af en poly (A) hale-3'-ende-bindingslomme.