जर्नल ऑफ माइक्रोबियल एंड बायोकेमिकल टेक्नोलॉजी

अमूर्त

डीएनए सर्पिल सुपरकोइलिंग और इंट्रामोलिकुलर टोपोलॉजिकल इंटरलिंक

ज़िताई हुआंग, जिया यू, जेनफ़ेंग झांग और कोउ काओ

एस्चेरिचिया कोली गुणसूत्र डीएनए को पहले आर्किमिडीयन सर्पिल जैसी सुपरकोइलिंग की उप-इकाइयों से युक्त पाया गया था। कोशिकाएं इस तरह की डीएनए संरचना कैसे बनाती हैं, यह अज्ञात है। वर्तमान अध्ययन में, परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) छवियों ने दिखाया कि सुपरकोइल pBR322 डीएनए 0.5 μg/ml एथिडियम ब्रोमाइड (ईबी) के साथ इंटरकैलेशन पर एक सर्पिल संरचना बनाता है, जिसे पहले शून्य सुपरहेलिकल घनत्व माना जाता था। नए साक्ष्य ने सुझाव दिया कि एक नया टोपोलॉजिकल बॉन्ड, इंट्रामोलिकुलर टोपोलॉजिकल इंटरलिंक (आईटीएल), डीएनए सर्पिल गठन को बढ़ावा देता है। इंटरकैलेशन के बिना, सुपरकोइल pBR322 डीएनए सुपरकोइल घनत्व के असमान वितरण के साथ प्लेक्टोनेमिकल सुपरकोइल प्रदर्शित करता है। इसी तरह का अवलोकन तब भी किया गया था जब डीएनए को ईबी (20 μg/ml) द्वारा ओवर इंटरकैलेट किया गया था। परिणामों ने संकेत दिया कि आईटीएल एक ब्रेक के रूप में कार्य करता है जो घुमावदार डबल स्ट्रैंड को ब्लॉक करता है और अलग-अलग सुपरहेलिकल घनत्व डोमेन में गोलाकार डीएनए को विभाजित करता है। जब डीएनए को क्षारीय में विकृत किया गया, तो एएफएम छवियों ने दिखाया कि आईटीएल स्थिर रहता है। जब विकृत pBR322 डीएनए को प्रतिबंध एंडोन्यूक्लिअस PstI के साथ काटा गया, तो पचाए गए डीएनए ने दो मुक्त कटे हुए सिरों वाले केंद्र में अभिसरित होने के लिए इंट्रामोलिकुलर इंटरलिंक बनाए रखा। जब प्राकृतिक pBR322 डीएनए को HindIII और साइट-विशिष्ट निकेज Nb. Bpu10I के साथ पचाया गया, तो इंटरलिंक्ड इंटरमीडिएट देखे जा सकते हैं। सभी सबूत बताते हैं कि आईटीएल pBR322 डीएनए में मौजूद है और डीएनए सर्पिल सुपरकोइलिंग का कारण बनता है। यह पाया गया कि अलग-अलग आईटीएल संख्या वाले डीएनए टोपोइज़ोमर्स इलेक्ट्रोफोरेसिस में बैंड की एक सीढ़ी में चलते हैं जो ई. कोली गाइरेस द्वारा उत्पादित डीएनए टोपोइज़ोमर्स से अलग है जो एक धब्बा बनाते हैं। ई. कोली सेल एक्सट्रैक्ट युक्त सेल फ्री सिस्टम में, हम प्रदर्शित करते हैं कि शिथिल cccDNA सब्सट्रेट से आईटीएल डीएनए टोपोइज़ोमर्स के उत्पादन के लिए टोपोइज़ोमेरेज़ IV की आवश्यकता होती है। सामूहिक रूप से, हमारे डेटा से पता चलता है कि आईटीएल डीएनए टोपोलॉजिकल संरचना का एक नया तत्व दर्शाता है। डीएनए सर्पिल सुपरकोइलिंग कोशिका में मौजूद एक सार्वभौमिक संरचना हो सकती है।