Base-pair resolution analysis of the effect of supercoiling on DNA flexibility and major groove recognition by triplex-forming oligonucleotides.
Base-pair resolution analysis of the effect of supercoiling on DNA flexibility and major groove recognition by triplex-forming oligonucleotides.
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碱基对分辨分析超螺旋对DNA柔韧性的影响和三链形成的寡核苷酸对主要沟槽的识别。
DOI：
10.1038/s41467-021-21243-y
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发表时间：
2021-02-16
影响因子：
16.6
通讯作者：
Harris SA
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Pyne ALB;Noy A;Main KHS;Velasco-Berrelleza V;Piperakis MM;Mitchenall LA;Cugliandolo FM;Beton JG;Stevenson CEM;Hoogenboom BW;Bates AD;Maxwell A;Harris SA
在细胞中，DNA被排列成高度组织且拓扑约束（超螺旋）的结构。目前尚不清楚这种超螺旋如何影响DNA的详细双螺旋结构，主要是因为现有生物物理工具的空间分辨率有限。在这里，我们克服了这些限制，结合原子力显微镜（AFM）和原子分子动力学（MD）模拟，解决结构的负超螺旋DNA微环在碱基对分辨率。我们观察到，负超螺旋应力引起局部变化的典型的B型DNA结构，通过引入扭结和缺陷，影响全球微环结构和灵活性。我们探讨这些本地和全球的构象变化如何影响DNA的相互作用，通过结合的三链体形成的寡核苷酸的DNA微环。我们表明，三链体形成的能量是由静电和成键相互作用之间的微妙平衡。我们的研究结果提供了DNA超螺旋如何影响分子识别的机制，这可能对DNA与其他分子物种的相互作用具有更广泛的意义。在细胞中，DNA被排列成拓扑约束（超螺旋）结构，但这种超螺旋如何影响DNA的详细双螺旋结构仍不清楚。在这里，作者使用原子力显微镜和原子分子动力学模拟，解决结构的负超螺旋DNA微环在碱基对分辨率。
In the cell, DNA is arranged into highly-organised and topologically-constrained (supercoiled) structures. It remains unclear how this supercoiling affects the detailed double-helical structure of DNA, largely because of limitations in spatial resolution of the available biophysical tools. Here, we overcome these limitations, by a combination of atomic force microscopy (AFM) and atomistic molecular dynamics (MD) simulations, to resolve structures of negatively-supercoiled DNA minicircles at base-pair resolution. We observe that negative superhelical stress induces local variation in the canonical B-form DNA structure by introducing kinks and defects that affect global minicircle structure and flexibility. We probe how these local and global conformational changes affect DNA interactions through the binding of triplex-forming oligonucleotides to DNA minicircles. We show that the energetics of triplex formation is governed by a delicate balance between electrostatics and bonding interactions. Our results provide mechanistic insight into how DNA supercoiling can affect molecular recognition, that may have broader implications for DNA interactions with other molecular species. In cells, DNA is arranged into topologically-constrained (supercoiled) structures, but how this supercoiling affects the detailed double-helical structure of DNA remains unclear. Here authors use atomic force microscopy and atomistic molecular dynamics simulations, to resolve structures of negatively-supercoiled DNA minicircles at base-pair resolution.
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质粒DNA的拓扑行为。
影响因子：
3.7
作者：
Higgins NP;Vologodskii AV
通讯作者：
Vologodskii AV
影响因子：
5.5
作者：
Hess, Berk;Kutzner, Carsten;Lindahl, Erik
通讯作者：
Lindahl, Erik
DOI：
10.1016/j.ymeth.2021.01.008
发表时间：
2021-09
期刊：
Methods (San Diego, Calif.)
影响因子：
--
作者：
Beton JG;Moorehead R;Helfmann L;Gray R;Hoogenboom BW;Joseph AP;Topf M;Pyne ALB
通讯作者：
Pyne ALB
影响因子：
14.9
作者：
Demurtas D;Amzallag A;Rawdon EJ;Maddocks JH;Dubochet J;Stasiak A
通讯作者：
Stasiak A
影响因子：
14.9
作者：
Curuksu, Jeremy;Zacharias, Martin;Zakrzewska, Krystyna
通讯作者：
Zakrzewska, Krystyna