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Rosalyn Franklin
Mapa difracción
B-DNA
NIVELES DE COMPOSICION
• Base nitrogenada
• Nucleósido (base + azucar)
• Nucleótido (nucleósido + fosfato)
• Acido nucleico (polímero de nucleótidos)
COMO REGLA GENERAL
• La base confiere al DNA sus propiedades de
reconocimiento específico.
• El azucar delimita en gran parte su
flexibilidad.
• El fosfato le confiere las propiedades
generales de polímero.
NIVELES DE ESTRUCTURA
• Estructura primaria (secuencia)
• Estructura secundaria (hélices)
• Estructura terciaria
• Estructura cuaternaria
CONSTITUYENTES
ESTRUCTURALES DE LOS
ÁCIDOS NUCLEICOS
N
N
N
HH
R
O
N
N
O
R
O
H3 C H
N
N
O
R
O
H
CITOSINA TIMINA URACILO
N
NN
N
O
R
H
N
H
H
N
NN
N
N
R
GUANINA ADENINA
H H
Pirimidinas
Purinas
BASES NITROGENADAS
Apareamientos canónicos
(Watson-Crick)
Ejemplos de bases modificadas por oxidación
de bases codificantes
Esquema de numeración bases
N 3
C 2 N 1
C 6
C 5
C 4
N 4
H H
R
O 2
CITOSINA
N 1
C 2
N 3
C 4
C 5
C 6
N 9
C 8
N 7
O 6
R
H
N H
H
GUANINAA
Esquema de numeración nucleósido
O4'
C4'
C3' C2'
C1'
OHHO
HOH2C
N
N
N
N
NH2
ADENOSINA
Numeración azúcares
C2 'C2 '
C3 'C3 '
O4'O4' C1 'C1 '
OH
B
OH
C4 'C4 '
C5 'H2C5 'H2HO
C2 'C2 '
C3 'C3 '
O4'O4' C1 'C1 '
B
C4 'C4 '
C5 'H2C5 'H2HO
RIBOSA 2'deoxy RIBOSA
O4'O4'
C4 'C4 '
C3 'C3 ' C2 'C2 '
C1 'C1 '
Base
OHHO
HOH2CHOH2CO4'O4'
C4 'C4 '
C3 'C3 ' C2 'C2 '
C1 'C1 '
BaseHOH2CHOH2C
OH
HO
Nucleótidos
O4'
C4'
C3' C2'
C1'
OHHO
O9P3OH2C
N
N
N
N
NH2
ADENOSINA TRIFOSFATO (ATP)
Esquema covalente RNA
Nomenclatura torsiones A.N.
Propiedades fisicoquímicas
• Reconocimiento específico no covalente
• Protonación
• Ataques nucleofílicos
• Hidratación
• Tautomería
LAS BASES POSEEN UNA HUELLA DACTILAR UNICA
BASADA EN SU PAUTA DE PUENTES DE HIDROGENO
N3
C2
N1
C6
C5
C4
N4
HH
R
O2
CITOSINA
N1
C2
N3
C4
C5
C6
N9
C8
N7
O6
R
H
N
H
H
GUANINA
Dada una determinada forma tautomérica
Diferentes estados de
protonación posibles
Biológicamente las ionizaciones
más importantes son las que
afectan a las bases.
pKas de las nucleobases
Comp/site Nucleoside 3’P Nucleot 5’PNucleot
Adenosine/N1 3.52 3.70 3.88
Cytidine/N3 4.17 4.43 4.54
Guanosine/N1 9.42 9.84 10.00
Uridine/N3 9.38 9.96 10.06
Deoxythymidine/N3 9.93 -- 10.47
La tautomería (i.e el intercambio de
hidrógenos entre heteroátomos) puede
cambiar totalmente la pauta de puentes
de hidrógeno de las bases
Topal & Fresco Nature (1976)
verified this assumption
N
N
N
HH
R
O
CITOSINA(amino)
N
N
N
R
O
CITOSINA (imino)
H
N
N
O
R
O
H3C H
TIMINA
N
N
O
R
O
H3C H
TIMINA (ceto)
N
N
O
R
O
H3C
TIMINA (enol)
H
N
N
N
HH
R
O
CITOSINA
H
=
=
Apareamientos canónicos
(Watson-Crick)
Conformación
A
CB
A
B C3
21
3
1
2
Ejemplo dihedro 1-X-Y-A +60 grados
Fruto rotación respecto enlaces simples en
azúcar y en los fosfatos
Rotación enlace exocíclico
C4’-C5’
gauche-gauche trans-gauche gauche-trans
ENLACE C4’-C5’
• Las tres conformaciones se detectan
• La gg parece un poco más estable, pero la
diferencia es muy pequeña
• El puckering del azucar influye mucho en la
conformación del enlace C4’-C5’
Rotación enlace glicosídico
O4'
C4'
C3' C2'
C1'
OHHO
HOH2C
N
N
N
N
NH2
ADENOSINA
NUCLEOSIDO (base + azucar)
Para ver esta película, debedisponer de QuickTime™ y deun descompresor TIFF (LZW).
syn anti
ENLACE GLICOSIDICO
• Normalmente los nucleosidos y nucleótidos
estan en la conformación anti
• La Guanosina es el único nucleósido
(normal) con posibilidad de estar en
conformación syn
• Grupos voluminosos en la posición 8 de la
purina pueden forzar la conformación syn.
Pseudorrotación de la ribosa
(2’deoxy-ribosa)
EL AZUCAR: RIBO: RNA; DEOXY: DNA
C2'
C3'
O4' C1'
OH
B
OH
C4'
C5'H2HO
C2'
C3'
O4' C1'
OH
B
C4'
C5'H2HO
RIBOSA 2'deoxy RIBOSA
O4'
C4'
C3' C2'
C1'
Base
OHHO
HOH2CO4'
C4'
C3' C2'
C1'
Base
OH
HOH2C
El paso entre confórmeros se da siempre a
través de otros confórmeros no planos
C1'
C2'
C4' O4 '
HO
B
OH
HOH2C
C3'
C1'endo
C2'
C3'
'O4 C1'
OH
B
OH
C4'
HOH2C
C2'endo
O4'
C1'
C3' C4'
BCH2OH
HO
C2'
HO
O4'exo
CONFORMACION DE LA RIBOSA
(PSEUDOROTACION)
La transición entre
puckerings del
azucar se da siguiendo
el denominado
Círculo
Pseudorotacional
360>P>0
para tm constante
CONFORMACION DE LA RIBOSA
(PSEUDOROTACION)
• El paso entre formas Envelop es traves de formas Twist
• NUNCA se pasa por la conformación plana
• S, N son las conformaciones más estables.
• NUNCA se pasa por la conformación W
S
N
w E
La transición C2’endo<->C3’ endo es siempre por O4’endo
nunca por O4’exo
S<->N por E
nunca por W
C2'
C3'
O4' C1'
OH
B
OH
C4'
HOH2C C3'
C4'
C1' C2'CH2OH
OH
OH
B
O4'
C2'-endo C3'-endo
O4'
C4'
C2' C1'
CH2OHB
HO
C3'
HO
HO
O4'
C1'
C3' C4'B
HO
CH2OH
C2'
O4'-endo
O4'-exo
PUCKERING
• Las formas más abundantes en nucleósidos
son la N (C3’endo) y la S (C2’endo)
• La forma E (O4’endo) se encuentra a veces,
pero nunca la W (O4’exo)
• Las formas B del DNA presentan
puckerings S y en algún caso E.
• Las formas A del DNA y el RNA presentan
siempre puckerings N