Article

Theoretical study of a new DNA structure: The antiparallel Hoogsteen duplex

Division of Structural Biology (STRUBI), University of Oxford, Oxford, England, United Kingdom
Journal of the American Chemical Society (Impact Factor: 11.44). 12/2003; 125(47):14603-12. DOI: 10.1021/ja035918f
Source: PubMed

ABSTRACT The structure of a new form of duplex DNA, the antiparallel Hoogsteen duplex, is studied in polyd(AT) sequences by means of state-of-the-art molecular dynamics simulations in aqueous solution. The structure, which was found to be stable in all of the simulations, has many similarities with the standard Watson-Crick duplex in terms of general structure, flexibility, and molecular recognition patterns. Accurate MM-PB/SA (and MM-GB/SA) analysis shows that the new structure has an effective energy similar to that of the B-type duplex, while it is slightly disfavored by intramolecular entropic considerations. Overall, MD simulations strongly suggest that the antiparallel Hoogsteen duplex is an accessible structure for a polyd(AT) sequence, which might compete under proper experimental conditions with normal B-DNA. MD simulations also suggest that chimeras containing Watson-Crick duplex and Hoogsteen antiparallel helices might coexist in a common structure, but with the differential characteristics of both type of structures preserved.

Download full-text

Full-text

Available from: Elena Cubero, Jul 29, 2015
0 Followers
 · 
127 Views
  • Source
    [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: El DNA és el component principal del material genètic de la majoria d’organismes. Es podriaconsiderar com un magatzem d’informació que es transmet de generació en generació.Estan format per nucleòtids, constituïts d’un grup fosfat, una desoxiribosa (sucre) i una basenitrogenada. Conèixer la seva estructura química pot ajudar a entendre el mecanisme defuncionament.En aquest projecte s’han realitzat estudis estructurals de DNA amb seqüències riques enAT. Per una banda, l’objectiu ha estat intentar determinar l’estructura a nivell atòmic de tresseqüències de DNA, AT4A4T, ATA2TAT2AT, ATAT2A2TAT , utilitzant la cristal·lografia deraigs X, tècnica que ens permet un estudi detallat de l’estructura d’una molècula ja ques’utilitza una longitud d’ona comparable a les distàncies interatòmiques. Per altre banda,s’ha estudiat la interacció del DNA amb diferents fàrmacs per mitjà de la tècnica dedicroisme circular (DC).Els estudis de cristal·lització han permès obtenir diversos cristalls de les diferentsseqüències però únicament s’han pogut processar els diagrames de difracció de la AT4A4T,no arribant a una validació de l’estructura ja que no s’ha aconseguit obtenir un model exactea través del reemplaç molecular. Es creu que el cristall difractat possiblement presenti dospossibles estructures. El grup espacial amb el que s’ha obtingut unes millors estadístiquesés C2, donat uns paràmetres de cel·la 76,9X44,4X69,1 Ǻ, 90º, 111,58º, 90º.Els estudis de DC han permès veure la interacció de cinc timines i algunes amines sobrediverses seqüències de DNA, (AT)7, A(AT)5T, CG(AT)5, A6T6 i CGC3GCG3C. A més a méss’han calculat corbes de fusió dels diversos oligos i s’ha comprovat l’efecte de la sal i laconcentració.S’ha pogut observar com els canvis estructurals induïts per les timines són molt petits sobre(AT)7 i més significatius sobre la resta de seqüències. Pel que fa les amines pràcticament notenen efecte. Únicament sobre la seqüència A6T6 , les amines codificades com a 927 i 928s’aprecia que ocasionen un canvi significatiu en l’espectre de DC que caldria complementaramb d’altres tècniques d’estudi estructurals.
  • Source
    [Show abstract] [Hide abstract]
    ABSTRACT: An extensive analysis of structural databases is carried out to investigate the relative flexibility of B-DNA and A-RNA duplexes in crystal form. Our results show that the general anisotropic concept of flexibility is not very useful to compare the deformability of B-DNA and A-RNA duplexes, since the flexibility patterns of B-DNA and A-RNA are quite different. In other words, 'flexibility' is a dangerous word for describing macromolecules, unless it is clearly defined. A few soft essential movements explain most of the natural flexibility of A-RNA, whereas many are necessary for B-DNA. Essential movements occurring in naked B-DNAs are identical to those necessary to deform DNA in DNA-protein complexes, which suggest that evolution has designed DNA-protein complexes so that B-DNA is deformed according to its natural tendency. DNA is generally more flexible, but for some distortions A-RNA is easier to deform. Local stiffness constants obtained for naked B-DNAs and DNA complexes are very close, demonstrating that global distortions in DNA necessary for binding to proteins are the result of the addition of small concerted deformations at the base-pair level. Finally, it is worth noting that in general the picture of the relative deformability of A-RNA and DNA derived from database analysis agrees very well with that derived from state of the art molecular dynamics (MD) simulations.
    Nucleic Acids Research 02/2004; 32(20):6144-51. DOI:10.1093/nar/gkh954 · 9.11 Impact Factor
  • Encyclopedia of Computational Chemistry, 04/2004; , ISBN: 9780470845011
Show more