Basenpaarungsregeln

Basenpaarungsregeln beschreiben, welche Basen sich in Nukleinsäuren gegenseitig ergänzen und thus die Struktur und Funktion von Molekülen wie DNA und RNA ermöglichen. Sie erklären, wie die beiden Stränge der Doppelhelix komplementär zueinander aufgebaut sind und wie bei der Transkription bzw. Replikation genaue Vorlagenpaare entstehen.

In der klassischen DNA-Doppelhelix paart Adenin (A) mit Thymin (T) und Cytosin (C) mit Guanin (G). Diese Paare werden durch Wasserstoffbrückenbindungen stabilisiert (A–T zwei Bindungen, C–G drei Bindungen) und führen zu einer gleichmäßigen Helixbreite. Die Basenpaare sind antiparallel angeordnet, wodurch eine exakte Kopierbarkeit der genetischen Information gewährleistet wird.

In RNA ersetzt Uracil (U) Thymin, sodass A mit U und C mit G paart. RNA kann auch intramolekulare Falstrukturen bilden, in denen Basen innerhalb desselben Moleküls interagieren. Unter speziellen Umständen kommen auch nichtkanonische Paare vor, zum Beispiel G–U-Wobble-Paarungen, die in tRNA und anderen RNA-Strukturen auftreten können.

Chargaffs Regeln beschreiben eine ergänzende Beobachtung: In unveränderten Doppelstrang-DNA-Molekülen ist die Anzahl von Adenin nahezu gleich der von Thymin, und die von Cytosin nahezu gleich der von Guanin. Diese Äquivalenz unterstützt die komplementäre Paarung und die Stabilität der Doppelhelix. Sie gelten nicht für einzelsträngige Nukleinsäuren oder RNA-Viren, die andere Verhältnisse aufweisen können.

Bedeutung der Basenpaarungsregeln liegt in der Genauigkeit der Replikation, Transkription und der RNA-Faltung. Fehlerhafte Paare können Mutationen verursachen, während Enzyme der Replikations- und Reparaturmechanismen für Korrektheit sorgen.