La differenza chiave tra il superavvolgimento positivo e negativo del DNA è che durante il superavvolgimento positivo del DNA, il filamento di DNA è avvolto rispetto allo stato rilassato, mentre durante il superavvolgimento negativo del DNA, il filamento di DNA è sotto avvolto rispetto al stato rilassato.
Il superavvolgimento del DNA è la quantità di torsione in un filamento di DNA (avvolgimento eccessivo o insufficiente) e determina la quantità di deformazione sul filamento. Le topoisomerasi sono gli enzimi che facilitano e regolano il superavvolgimento del DNA per migliorare la replicazione e la trascrizione del DNA. Sono presenti in tutte le cellule, compresi i batteri e gli esseri umani. Il superavvolgimento del DNA è importante per molti processi cellulari come la compattazione del DNA e l'espressione genica, attraverso la regolazione dell'accesso al codice genetico. Esistono due tipi di superavvolgimento del DNA: il superavvolgimento positivo e il superavvolgimento negativo.
Cos'è il superavvolgimento positivo del DNA?
Il superavvolgimento positivo del DNA è un processo in cui il filamento di DNA è avvolto rispetto allo stato rilassato. Ciò si verifica quando la conformazione a doppia elica del DNA (destrimano) viene attorcigliata più strettamente (sopra la ferita in modalità destrorsa) fino a quando la struttura elicoidale non viene distorta e si sviluppa in un livello di "nodo".
Figura 01: Superavvolgimento del DNA
Le equazioni matematiche elaborano il superavvolgimento positivo del DNA. Il DNA non è avvolto positivamente durante gli stati normali ma si verifica solo durante i processi cellulari, ad esempio, per facilitare la mitosi in cui i DNA gemelli duplicati vengono segregati in cellule figlie durante l'interfase nello sviluppo e nel mantenimento dei domini associati topologicamente. Questi domini sono TAD. Inoltre, durante l'assemblaggio del cromosoma mitotico, è stato dimostrato che la condensazione induce un superavvolgimento positivo del DNA. La condensazione è un grande complesso proteico che svolge un ruolo importante nell'assemblaggio del cromosoma mitotico e induce il superavvolgimento positivo in modo dipendente dall'idrolisi dell'ATP.
Cos'è il superavvolgimento negativo del DNA?
Il superavvolgimento negativo del DNA è un processo in cui il filamento di DNA è avvolto rispetto allo stato rilassato. Ciò si verifica quando la doppia conformazione elicoidale del DNA (mancino) viene attorcigliata più leggera (sotto la ferita in modalità sinistrorsa) fino a quando la struttura elicoidale non si rilassa più della normale forma B rilassata del DNA. Facilita la replicazione e la trascrizione del DNA attraverso gli enzimi topoisomerasi.
Figura 02: Superavvolgimento negativo del DNA
Il superavvolgimento del DNA produce due tipi di strutture chiamate plectonemi o toroidi. A volte, potrebbe essere una combinazione di entrambi. Durante il superavvolgimento negativo del DNA, la molecola di DNA produrrà un'elica destrorsa a due principi con anse terminali (il plectonema) o un'elica sinistrorsa a un inizio (il toroide). I plettonemi sono più comuni in natura, specialmente nei batteri.
Quali sono le somiglianze tra il superavvolgimento positivo e negativo del DNA?
- Il superavvolgimento positivo e negativo del DNA è presente in tutti gli organismi (dai batteri fino all'uomo)
- Entrambi i processi cambiano la forma del filamento di DNA.
- Influenzano la struttura a doppia elica del DNA.
- Inoltre, entrambi i meccanismi sono importanti per la facilitazione di molte funzioni cellulari.
- Gli enzimi controllano il superavvolgimento positivo e negativo del DNA.
Qual è la differenza tra il superavvolgimento positivo e negativo del DNA?
La differenza fondamentale tra il superavvolgimento positivo e negativo del DNA è che, durante il superavvolgimento positivo del DNA, il filamento di DNA è avvolto rispetto allo stato rilassato mentre durante il superavvolgimento negativo del DNA, il filamento di DNA è sotto avvolto rispetto al stato rilassato. Il DNA della maggior parte degli organismi è superavvolto negativamente in uno stato normale. Il superavvolgimento positivo si verifica solo durante particolari funzioni cellulari. Inoltre, il superavvolgimento positivo del DNA avviene verso il lato destro, mentre il superavvolgimento negativo del DNA avviene verso il lato sinistro.
L'infografica qui sotto presenta le differenze tra il superavvolgimento positivo e negativo del DNA in forma tabellare per il confronto fianco a fianco.
Riepilogo – Superavvolgimento positivo vs negativo del DNA
Il superavvolgimento del DNA è importante in molti processi cellulari, come la compattazione del DNA e l'espressione genica, attraverso la regolazione dell'accesso al codice genetico. Inoltre, facilita e regola il superavvolgimento del DNA per migliorare la replicazione e la trascrizione del DNA. Il differenza fondamentale tra il superavvolgimento positivo e negativo del DNA è quello durante il superavvolgimento positivo del DNA, il filamento di DNA è avvolto rispetto allo stato rilassato, mentre durante il superavvolgimento negativo del DNA, il filamento di DNA è avvolto rispetto allo stato rilassato. Entrambi i processi di superavvolgimento di un dato filamento sono elaborati da una formula matematica. Entrambi i processi vengono confrontati con uno stato di riferimento noto come stato rilassato del DNA o forma B rilassata del DNA.
