Žlábek (DNA)

Žlábek (angl. groove) je v molekulární biologii označení pro jednu ze dvou prohlubňovitých struktur nacházejících se na dvoušroubovici DNA. Žlábky jsou mimoto přítomny i u dvoušroubovicové RNA, která je však vzácnější.^[1] Konkrétní stavba žlábků se liší v závislosti na typu helikálního uspořádání, ačkoliv nejčastější je klasická B-DNA. Žlábky jsou důležitým místem regulace genové exprese, vážou se do nich různé transkripční faktory a podobně.

Velký žlábek a malý žlábek v dvoušroubovici B-DNA, fialově DNA, světlými barvami znázorněny ligandy (molekuly navázané ve žlábcích)

B-DNA

Homeodoména ve vazbě na DNA: Důležitou součástí je alfa-helix, který je v kontaktu s velkým žlábkem. V rámci homeodomény se však vyskytuje i další stabilizační raménko, které kontaktuje malý žlábek DNA.^[2]

B-DNA je převažujícím typem dvoušroubovice nacházejícím se v buňkách a proto jsou standardně popisovány žlábky právě v B-DNA. V dvoušroubovici se střídá tzv. velký žlábek s malým žlábkem, které se (jak název napovídá) liší svou šířkou a hloubkou. Je to způsobeno asymetrickým uspořádáním párů bází na cukr-fosfátových kostrách řetězců DNA.^[3] Glykosidické vazby totiž vždy vychází z obou dvou nukleových bází komplementárního páru na jednu stranu dvoušroubovice, takže na jedné straně je vytvořena větší brázda než na straně opačné.^[4] Velký žlábek je 12 Å široký a 8,5 Å hluboký, malý žlábek je 6 Å široký a 7,5 Å hluboký.^[3]

Velký žlábek

Tzv. velký žlábek (G^M)^[3] je ten, ve kterém je úhel C_(1')–osa šroubovice–C_(1') větší než 180°.^[5] Do velkého žlábku vyčnívají zejména různé skupiny na pozici 6, tzn. aminoskupina adeninu, ketoskupina guaninu, ale i třeba aminoskupina cytosinu, ketoskupina a methylová skupina thyminu a dusík 7 purinů. Nachází se tam tedy většina funkčních skupin, které umožňují rozeznání jednotlivých nukleových bází od sebe. Je to zřejmě jeden z důvodů, proč se DNA-vazebné proteiny vážou obvykle do velkého žlábku: je zde spousta míst, s nimiž může protein vytvářet např. vodíkové můstky.^[6]

Malý žlábek

Malý žlábek (G^m)^[3] je ten, ve kterém je úhel C_(1')–osa šroubovice–C_(1') menší než 180°.^[5] Vyčnívá do něj například aminoskupina guaninu nebo ketoskupina cytosinu, ale celkově je v malém žlábku nabídka funkčních skupin chudší.^[6]

Žlábky u jiných helikálních forem

Žlábky u ostatních helikálních forem, zejména u A-DNA a Z-DNA, mají jiné parametry, ale ze zvyku se označují opět jako velký a malý žlábek.^[4] V Z-DNA je velký žlábek stěží patrný, malý žlábek je úzký a hluboký. V A-DNA je velký žlábek velmi hluboký, malý žlábek naopak výrazně mělký.^[6]

Reference

1. BEVILACQUA, P. C.; CECH, T. R. Minor-groove recognition of double-stranded RNA by the double-stranded RNA-binding domain from the RNA-activated protein kinase PKR. Biochemistry. 1996, roč. 35, čís. 31, s. 9983–94. Dostupné online. ISSN 0006-2960.
2. POLLARD, Thomas D; EARNSHAW, William C. Cell Biology. 2. vyd. [s.l.]: Saunders, 2007. ISBN 1416022554. S. 928.
3. KING, Robert C.; STANSFIELD, William D.; MULLIGAN, Pamela K. A Dictionary of Genetics, Seventh Edition. [s.l.]: Oxford University Press, 2006.
4. DUKE, Tom, et al. Multiple aspects of DNA and RNA: from Biophysics to Bioinformatics. Příprava vydání Didier Chatenay, et al. [s.l.]: Elsevier, 2005. ISBN 0-444-52081-3.
5. VOET, Donald; VOET, Judith. Biochemie. 1.. vyd. Praha: Victoria Publishing, 1995. ISBN 80-85605-44-9.
6. NELSON, David L.; COX, Michael M. Lehninger principles of biochemistry. 5. vyd. New York: W. H. Freeman and Company, 2008. Dostupné online. ISBN 978-0-7167-7108-1.