როგორ მოქმედებს დნმ-ის სტრუქტურა მის ფუნქციაზე?

დეოქსირიბონუკლეინის მჟავა ან დნმ არის მაკრომოლეკულების სახელწოდება, რომელშიც ყველა ცოცხალი არსების გენეტიკური ინფორმაციაა. დნმ-ის თითოეული მოლეკულა შედგება ორი პოლიმერისგან, რომლებიც ორმაგი სპირალითაა ჩამოყალიბებული და დამაგრებულია ოთხი სპეციალიზებული მოლეკულის კომბინაციით, სახელწოდებით ნუკლეოტიდები, რომლებიც უნიკალურად არის შეკვეთილი გენების კომბინაციების შესაქმნელად. ეს უნიკალური რიგი მოქმედებს, როგორც კოდი, რომელიც განსაზღვრავს თითოეული უჯრედის გენეტიკურ ინფორმაციას. ამიტომ დნმ-ის სტრუქტურის ეს ასპექტი განსაზღვრავს მის ძირითად ფუნქციას - გენეტიკური განსაზღვრებას - მაგრამ დნმ-ს სტრუქტურის თითქმის ყველა სხვა ასპექტი ახდენს გავლენას მის ფუნქციებზე.

ოთხი ნუკლეოტიდი, რომელიც წარმოადგენს დნმ-ის გენეტიკურ კოდირებას, არის ადენინი (შემოკლებით A), ციტოზინი (C), გუანინი (G) და თიმინი (T). A, C, G და T ნუკლეოტიდები დნმ-ის ბოჭკოს ერთ მხარეს უკავშირდება მათ შესაბამის ნუკლეოტიდ პარტნიორს მეორე მხარეს. A უკავშირდება T- ს და C- ს, G- ს უკავშირდება შედარებით ძლიერი ინტერმოლეკულური წყალბადის ობლიგაციები, რომლებიც ქმნიან ბაზის წყვილებს, რომლებიც განსაზღვრავენ გენეტიკურ კოდს. იმის გამო, რომ კოდირების შესანარჩუნებლად დნმ – ის მხოლოდ ერთი მხარე გჭირდებათ, დაწყვილების ეს მექანიზმი საშუალებას გაძლევთ დნმ – ის მოლეკულების რეფორმაცია მოახდინოთ დაზიანების შემთხვევაში ან გამრავლების პროცესში.

დნმ მაკრომოლეკულების უმეტესობას ორი პარალელური შრის ფორმის ფორმა აქვს, რომლებიც ერთმანეთს უვლიან და ეწოდება "ორმაგი სპირალი". ბოჭკოების "ხერხემალი" წარმოადგენს შაქრისა და ფოსფატის მოლეკულების მონაცვლე ჯაჭვებს, მაგრამ ამ ხერხემალის გეომეტრია იცვლება.

ბუნებაში აღმოჩენილია ამ ფორმის სამი ვარიანტი, რომელთაგან B-DNA ყველაზე ტიპიურია ადამიანში არსებები., ეს არის მარჯვენა ხელის სპირალი, ისევე როგორც A-DNA, რომელიც გვხვდება დეჰიდრატირებულ დნმ-ში და ახდენს დნმ-ის ტირაჟირებას. ამ ორს შორის განსხვავება ისაა, რომ A- ტიპს აქვს უფრო მჭიდრო ბრუნვა და ფუძის წყვილების უფრო მეტი სიმკვრივე - როგორც გაწურული B ტიპის სტრუქტურა.

დნმ-ის სხვა ფორმა, რომელიც ბუნებაში ბუნებრივად გვხვდება, არის Z- დნმ. ეს დნმ სტრუქტურა ყველაზე მეტად განსხვავდება A ან B- დნმ-ისგან იმით, რომ მას აქვს მარცხენა მრუდი. იმის გამო, რომ ეს მხოლოდ დროებითი სტრუქტურაა, რომელიც ერთვის B-DNA– ს ერთ ბოლოს, ამის ანალიზი ძნელია, მაგრამ მეცნიერთა უმეტესობა თვლის, რომ იგი ერთგვარი B- დნმ – ის საწინააღმდეგო – ბრუნვითი დაბალანსების აგენტი, რადგან იგი იწურება მეორე ბოლოში (A– ფორმაში) კოდის ტრანსკრიფციისა და რეპლიკაციის დროს პროცესი

ნუკლეოტიდებს შორის წყალბადის კავშირებზე მეტიც კი, დნმ – ს სტაბილურობას უზრუნველყოფს მეზობელ ნუკლეოტიდებს შორის „ფუძეზე დამყარების“ ურთიერთქმედება. იმის გამო, რომ ნუკლეოტიდების დამაკავშირებელი ბოლოები ჰიდროფობიურია (ეს ნიშნავს, რომ ისინი წყალს არიდებენ თავს), ფუძეები დნმ-ის ხერხემალის სიბრტყის პერპენდიკულარულად მიემართებიან, მინიმუმამდე მიმაგრებული ან ურთიერთქმედების მოლეკულების ელექტროსტატიკური ეფექტები ("ხსნარის გარსი") და ამით უზრუნველყოფს სტაბილურობას.

ნუკლეინის მჟავას მოლეკულების ბოლოებზე არსებულმა განსხვავებულმა წარმონაქმნებმა მეცნიერებს მიანიჭეს მოლეკულების "მიმართულება" მიენიჭათ. ნუკლეინის მჟავას მოლეკულები მთავრდება ფოსფატის ჯგუფში ერთ ბოლოს დეოქსირიბოზის შაქრის მეხუთე ნახშირბადთან, რომელსაც ეწოდება "ხუთი ძირითადი ბოლო" (5 'ბოლო) და მეორე ბოლოს ჰიდროქსილის (OH) ჯგუფი, რომელსაც ეწოდება "სამი ძირითადი ბოლო" (3') დასასრული). იმის გამო, რომ ნუკლეინის მჟავების გადაწერა შესაძლებელია მხოლოდ 5 'ბოლოდან სინთეზირებული, მათ მიაჩნიათ, რომ მიმართულებაა 5' ბოლოდან 3 'ბოლოს.

ხშირად ჯერ 5-ის ბოლოს იქნება თიმინისა და ადენინის ფუძე-წყვილების კომბინაცია, რომელსაც ეწოდება "TATA ყუთი". ესენი არ არის აღწერილი, როგორც გენეტიკური კოდის ნაწილი, არამედ ისინი იქ დნმ-ს გაყოფის (ან „დნობის“) გასაადვილებლად ღერი წყალბადის კავშირები A და T ნუკლეოტიდებს შორის უფრო სუსტია, ვიდრე C და G ნუკლეოტიდებს შორის. ამრიგად, სუსტი წყვილების კონცენტრაცია მოლეკულის დასაწყისში საშუალებას იძლევა უფრო მარტივი ტრანსკრიფციისთვის.