DNAStrukturen

DNAStrukturen umfassen die drei- und viertdimensionale Anordnung von Desoxyribonukleinsäure (DNA) in biologischen Systemen sowie in synthetischen Konstrukten. Diese Strukturen beeinflussen Replikation, Transkription, Reparaturprozesse und die räumliche Organisation des Genoms.

Die biologisch am häufigsten vorkommende Form ist B-DNA, eine rechtsgängige Doppelhelix. Unter bestimmten Bedingungen, etwa geringer Feuchtigkeit oder bei RNA-DNA-Hybriden, tritt A-DNA auf, eine kompaktere, ebenfalls rechtsgängige Form. Z-DNA ist linkshändig und weist eine charakteristische S-ähnliche Zickzack-Backbone-Struktur auf; sie bildet sich vor allem in GC-reichen Regionen bei negativer Supercoiling-Last.

Neben der Doppelhelix gibt es weitere Strukturen: Holliday-Junctionen, die eine Rolle bei Rekombination spielen; cruciforme Strukturen entstehen an palindromischen Sequenzen; G-Quadruplexe bilden sich in guaninreichen Sequenzen; i-Motive treten in cytosinreichen Sequenzen auf. Triplex-DNA entsteht durch Bindung einer dritten Strang an eine bestehende Doppelhelix über Hoogsteen-Basenpaarung.

Auf höherer Ebene wird DNA in Nukleosomen um Histone gewickelt und bildet Chromatinfaserstrukturen, deren Packungsdichte und Topologie durch Supercoiling, Topoisomerasen und Chromatinmodifikationen reguliert wird. Diese Organisation beeinflusst die Zugänglichkeit von Genen und genomische Stabilität.

Methoden zur Erforschung umfassen Röntgenkristallographie, Kernspinresonanz (NMR), Kryoelektronenmikroskopie und Kraftmikroskopie; Computer- und Molekulardynamik-Modelle helfen, Struktur- und Dynamikverhalten zu verstehen.