Language
Country/Area
No result found
Тайна тройной спирали: почему эта структура так важна для живых существ?
В области геометрии и биохимии тройная спираль — это структура, состоящая из трех параллельных спиралей с одной и той же осью, но разным смещением. Эта структура играет жизненно важную роль в живых организмах, особенно в структуре белков и функционировании генетического материала. В этой статье подробно рассматриваются структура, стабилизирующие факторы и биологические функции тройной спирали, а также раскрывается ее значение в науках о жизни.
Идентичность тройной спирали зависит от типов спиралей, из которых она состоит.
Структура тройной спирали
Тройная спираль называется «тройной», потому что она состоит из трех отдельных спиралей. Спирали имеют одну и ту же центральную ось, но не перекрываются, поскольку каждая спираль расположена под разным углом вокруг оси. Примерами таких структур являются тройная спираль ДНК, тройная спираль РНК и коллагеновая спираль.
Тройная спираль коллагена состоит из трех пептидных цепей коллагена, каждая цепь образует свою собственную левозакрученную полипролиновую спираль, а когда три цепи объединяются, они принимают правозакрученную структуру. Напротив, тройная спираль ДНК состоит из трех цепей ДНК, а пары оснований, содержащиеся в них, расположены в соответствии с моделью спаривания Хугстина.
В тройной спирали расположение базисных групп является важным фактором, влияющим на ее стабильность.
Стабилизирующие факторы
Существует несколько ключевых факторов стабильности тройной спирали коллагена. Когда пролин включается в положение Y последовательности Gly-X-Y, он посттрансфицируется в гидроксипролин — модификацию, которая может хорошо взаимодействовать с водой и, таким образом, повышать стабильность структуры. Кроме того, между тремя цепями образуется обширная сеть водородных связей, что также вносит вклад в ее стабильность, добавляя свободную энергию около -2 ккал/моль.
На стабильность тройных спиралей ДНК и РНК влияют факторы, аналогичные факторам, влияющим на двухспиральную ДНК. В этой структуре гены расположены аксиально внутри, связаны друг с другом водородными связями и дополнительно стабилизированы эффектом отталкивания воды.
Стабильность тройной спирали не только защищает ключевые остатки глицина, но и защищает весь белок от расщепления протеазами.
Биологические роли
Роли в белкахЧлены суперсемейства коллагена вносят значительный вклад во внеклеточный матрикс. Тройная спиральная структура обеспечивает прочность и устойчивость коллагеновых волокон, позволяя им выдерживать большинство растягивающих напряжений. Эта жесткость делает коллаген идеальным белком для макромолекулярного транспорта и структурной поддержки по всему организму.
Символы в ДНК
Определенные последовательности олигонуклеотидов, называемые триплекс-образующими олигонуклеотидами (TFO), могут связываться с более длинными двухцепочечными молекулами ДНК, образуя тройную спираль. При этом TFO могут инактивировать гены или способствовать возникновению мутаций. Это позволяет исследователям изучать функцию конкретных генов с помощью этой комбинации. Роли в РНК
В последние годы биологические функции тройной спирали РНК привлекают все большее внимание. Его возможные роли включают повышение стабильности, влияние на трансляцию и связывание лигандов. Например, в рибопереключателе SAM-II тройная спираль образует уникальный координационный участок, который может принимать S-аденозилметионин (SAM), тем самым влияя на функцию РНК.
Используя вычислительные инструменты, такие как TDF и Triplexfpp, можно предсказать потенциал образования тройной спирали РНК-ДНК.
Роль вычислительных инструментов
С развитием технологий было разработано множество вычислительных инструментов, помогающих ученым прогнозировать потенциал образования тройной спирали. Например, TDF (Triplex Domain Finder) — это пакет на основе Python, который может предсказывать образование тройных спиралей РНК-ДНК. Triplexfpp, с другой стороны, использует методы глубокого обучения, чтобы помочь предсказать длинные некодирующие РНК, которые с наибольшей вероятностью образуют тройные спирали.
Эти вычислительные инструменты имеют огромное значение в современных исследованиях генома и, как ожидается, сыграют еще большую роль в открытии новых знаний в области наук о жизни в будущем.
Особая структура тройной спирали позволяет ей выполнять множество функций в организмах, демонстрируя ее незаменимую ценность: от поддержки структуры клетки до регуляции экспрессии генов. Есть ли еще какие-то тайны, скрытые за этими сложными и красивыми сооружениями, которые еще не разгаданы?
