Fachbereichsarbeit im Fach Chemie
Die DNA - Warum wird es eine Helix
Weichenberger Jürgen
BRG Hallein
1993/94
Inhaltsangabe
1. Einleitung
2. Aufbau der DNA
2.1 Was ist die DNA
2.2 Die Entdeckung der DNA
2.3 Bestandteile der DNA:
2.3.1 ß-d-2-Desoxyribose
2.3.2 Purin
2.3.3 Pyrimidin
2.3.4 Adenin
2.3.5 Guanin
2.3.6 Cytosin
2.3.7 Thymin
2.4 Der Genetische Code
3. Die Struktur der DNA
3.1 Gründe für die Entstehung der doppelhelikalen Struktur der
DNA
3.1.1 Erläuterung der elementar chemischen Zusammenhänge
3.1.1.1 Die Wasserstoffbrückenbindung
3.1.1.2 Die elektrostatische Bindung
3.1.1.3 Die Van-der-Waals-Bindung
3.1.1.4 Die Phosphordiesterbrücke
3.1.1.5 Der Abstand der Phosphoratome
3.1.1.6 Der Neigungswinkel der Basenpaare zur Helix-
achse
3.1.1.7 Zusammenfassung
3.1.2 Quervergleich der DNA-Struktur mit Hämoglobin
3.1.2.1 Allgemeines
3.1.2.2 Wechselwirkung zwischen Häm und Sauerstoff
3.1.2.3 Struktur von Hämoglobin
3.1.2.4 Vergleich
3.2 Die verschiedenen Formen der DNA:
3.2.1 Die A-DNA-Helix
3.2.2 Die B-DNA-Helix
3.2.3 Die Z-DNA-Helix
3.3 Möglichkeiten wie man die Struktur der DNA beeinflußen kann
3.3.1 Durch Nukleasen
3.3.1.1 DNA-Polymerase I
3.3.1.2 Die Ligase
3.3.2 Durch chemische Mutagene
3.3.2.1 Allgemeines
3.3.2.2 5-Bromuracil
3.3.2.3 2-Aminopurin
3.3.2.4 Salpetrige Säure
3.3.2.5 Hydroxylamin
3.3.2.6 Acridinen
4. Anhang
4.1 Abkürzungen
4.2 Grafiken und Tabellen
5. Literaturverzeichnis
1. Einleitung
" Die DNA - Warum wird es eine Helix "
In meiner Fachbereichsarbeit soll die Entstehung der doppelhelikaken Struktur und die unterschiedlichen Strukturformen gezeigt werden. Weiters soll die Wirkung von verschiedenen Nukleasen, chemischen Mutagenen gezeigt werden. Für die Begründung der Struktur verwendete ich ein 3-D-Modell der DNA und zusätzlich noch eine Computorsimulaton, mit der ich eine Simulation der einzelnen Bestandteile der DNA gemacht habe, um ihre spezifischen Eigenschaften zu erkennen.
2. Aufbau der DNA
2.1 Was ist die DNA?
Die DNA ist ein sehr langes, fadenförmiges Makromolekül aus zahlreichen Desoxyribonucleotiden, die jeweils aus einer Base, einem Zucker und einer Phosphatgruppe bestehen. Die Basen der DNA tragen die genetische Information, während die Zucker- und Phosphatgruppen eine strukturelle Aufgabe erfüllen. Nach der Entdeckung der Struktur der DNA, legte die komplementäre Natur ihrer beiden Stränge sofort die Vermutung nahe, daß bei der DNA-Replikation jede Kette als Matrize für die andere dient. Die Replikation der DNA wird von der DNA-Polymerase bewerkstelligt - Enzymen, die ihre Anweisungen von der DNA-Matrize erhalten. Diese Enzyme sind außerordentlich spezifisch: Sie replizieren DNA-Moleküle mit einer Fehlerquote von weniger als 1 pro einer Million Nucleotide. Die Gene aller Zellen und vieler Viren bestehen aus DNA. Einige Viren verwenden allerdings RNA ( = Ribo-ucleinacid ) als genetisches Material ( z.B. HIV,Tabakmosaikvirus,Rous-Sarkom-Virus ).
2.2 Die Entdeckung der DNA
Im Jahre 1953 erschlossen James Watson und Francis Crick die dreidimensinonale Struktur der DNA und leiteten daraus unmittelbar den Mechanismus ihrer Replikation ab. Diese brillante Leistung zählt zu den bedeutendsten in der Geschichte der Biologie, weil sie den Weg wies zum Verständnis der Genfunktion auf molekularen Niveau.
Watson und Crick analysierten Röntgenbeugungsbilder von DNA-Fasern, die Rosallind Franklin und Maurice Wilkins aufgenommen hatten, und leiteten daraus ein Strukturmodell ab, das sich grundsätzlich richtig erwies. Ihr Modell hat folgende wichtige Eigenschaften:
1. Zwei helikale Polynucleidstränge sind um eine gemeinsame Achse gewunden; die Stränge laufen in entgegengesetzte Richtungen.
2. Die Purin- und Pyrimidinbasen sind zum Inneren der Helix gekehrt, während sich die Phosphat- und Desoxyribosereste außen befinden. Die Ringebenen der Basen stehen senkrecht auf der Helixachse. Die Zucker stehen fast im rechten Winkel zu den Basen.
3. Der Durchmesser der Helix beträgt 2 nm. Benachbarte Basen entlang der Helixachse sind 0,34 nm voneinander entfernt und um 36° gegeneinander verdreht. Somit wiederholt sich die Struktur nach zehn Resten auf jedem Strang, das heißt, in Intervallen von 3,4 nm.
4. Die beiden Ketten werden durch Wasserstoffbrücken zwischen Basenpaaren zusammengehalten. Adenin paart immer mit Thymin, Guanin stets mit Cytosin.
5. Die Reihenfolge der Basen auf einem Polynucleotidstrang ist in keiner Weise beschränkt. In der Basensequenz liegt die genetische Information.Der bedeutendste Aspekt der DNA-Doppelhelix ist die Spezifität der Basenpaarungen. Watson und Crick zogen den Schluß, daß aus sterischen Gründen und wegen der Möglichkeiten zur Wasserstoffbrückenbildung Adenin mit Thymin und Guanin mit Cytosin paaren muß. Die sterischen Beschränkung rührt von der regelmäßigen Helixstruktur des Zucker-Phophat-Rückgrats jedes Polynucleotidstranges her.Die zwei glykosidischen Bindungen an einem Basenpaar sind immer 1,085 nm voneinander entfernt. Ein Purin-Pyrimidin-Basenpaar paßt perfekt in diesen Raum. Dagegen reicht der Platz für zwei Purine nicht aus, während zwei Pyrimidine zu weit auseinander lägen, um Wasserstoff-brücken zu bilden. Folglich muß aus sterischen gründen ein Patner eines Basenpaares in der DNA-Helix immer ein Purin, der andere ein Pyrimidin sein. Die Basenpaarung ist durch Bedingungen für die Wasserstoffbrückenbindung noch weiter eingeschränkt. Die Wasserstoffatome in den Purin- und Pyrimidinbasen haben genau definierte Positionen. Adenin kann nicht mit Cytosin paaren,weil dann zwei Wasserstoffatome in die Nähe der einen Bindungsstelle kämen und keines in die Nähe der anderen. Viel-mehr bildet Adenin zwei Wasserstoffbrücken mit Thymin und Guanin drei mit Cytosin. Die Orientierungen und Entfernungen dieser Wasserstoffbrücken sind optimal, um eine starke Wechselwirkung zwischen den Basen zu erreichen. Das Modell der Basen-paarung wurde durch frühere Untersuchungen der Basenzusammmensetzung von DNA verschiedener Arten in starkem Maße gestützt. Erwin Chargaff hatte 1950 festgestellt, daß das Verhältnis von Adenin zu Thymin und das von Guanin zu Cytosin in allen untersuchten Arten etwa bei 1,0 liegt. Die Bedeutung dieser Übereinstimmungen wurde erst klar, als das Watson-Crick-Modell entwickelt war. Erst dann konnte man erkennen,daß sie eine entscheidende Eigenschaft der DNA-Struktur und -Funktion wiederspiegeln - nämlich die Spezifität der Basenpaarung.
2.3 Bestandteile der DNA
2.3.1 ß-d-2-Desoxyribose:
Der Zuckeranteil in den Desoyribonucleotiden ß-d-2-Desoxyribose. Die Vorsilbe desoxy besagt, daß dieser Zucker ein Sauerstoffatom weniger besitzt als die Ribose, aus der er hervorgeht.
2.3.2 Purin:
In erster Linie dienen Purinnucleotide als monomere Präkursoren in der RNA und der DNA. Darüber hinaus werden Purinnucleotide in biologischen Systemen als Energie- quelle (Adenosin-5'-Triphosphat), als regulatorische Signale (Cyclo-Adenosin-5'-Monophosphat, Cyclo-Guanosin-5'-Monophosphat) sowie als Bestandteile von Coenzymen (FAD, NAD, NADP sowie S-Adenosylmethionin) verwendet.
Weiters können Purine wegen einer Keto-Enoltautomerie sowohl in Lactim- als auch in Lactamform vorkommen. Dabei ist die letztere das überwiegende Tautomere von Guanin und Thymin.
Der Purinring wird aus einer Vielzahl von Vorstufen zusammengebaut. Das Glycin liefert die Atome C-4, C-5 und N-7. Das N-1-Atom kommt aus dem Aspartat. Die anderen zwei Stickstoffatome, N-3 und N-9, stammen aus der Amidgruppe der Seitenkette des Glutamins. Aktivierte Derivate des Tetrahydrofolats liefern die Atome C-2 und C-8, während CO2 die Quelle für das C-6-Atom darstellt.
2.3.2 Pyrimidin:
Die Pyrimidinnucleotide dienen in erster Linie als Monomere Präkursoren in der RNA und der DNA.Weiters dienen die Pyrimidin-nucleotide als Bauteile energiereiche Zwischenprodukte, so z.B. als UDP-Glucose und UDP-Galaktose im Kohlenhydrat-stoffwechsel sowie CDP-Acyl-Glyercin bei der Lipidbiosynthese.
Wegen der Keto-Enoltautomerie können Pyrimidinbasen in Lactim- als auch in Lactamform vorliegen.
Im Gegensatz zur Reaktionssequenz bei der de novo-Synthese des Purinringes wird der Pyrimidinring zuerst zusammengefügt und dann durch Bindung an Ribosephosphat in ein Pyrimidinnucleotid überführt. Jedoch dient PRPP (= 5-Phosphoribosyl-1-pyrophosphat) sowohl bei der Synthese der Pyrimidin- als auch bei der der Purinnucleotide als Donor des Ribosephosphats. Die Bausteine des Pyrimidin-ringes sind Carbamolyphosphat und Aspartat.
Die Pyrimidinbiosynthese beginnt mit der Bildung von Carbamoylphosphat, das auch bei der Harnstoffsynthese als Zwischenprodukt auftritt. Die Synthese dieses aktivierten Carbamoylgruppendonors ist bei Eukaryoten kompartimentiert. Das zur Synthese der Pyrimidine verwendete Carbamoylphosphat wird im Cytosol gebildet, das zur Harnstoffsynthese erforderliche dagegen in den Mitochondrien. Ein weiterer bemerkenswerter Unterschied besteht darin, daß bei der Synthese des Carbamoyl-phosphats im Cytosol Glutamin und nicht NH4+ als Stickstoffdonor dient. Außerdem ist N-Acetylglutamat bei der Synthese im Cytosol kein allosterischer Aktivator.
GLUTAMIN + 2 ATP + HCO3- -->
CARBAMOYLPHOSPHAT + 2 ADP + Pi + GLUTAMAT Die Schrittmacherreaktion der Pyrimidinbiosynthese ist die Bildung von N-Carbamoyl-aspartat aus Aspartat und Carbamoylphosphat. Diese Carbamoylierung wird von der Aspartat-Transcarbamoylase katalysiert, die ein besonders interessantes Regulations-enym ist. In der darauf folgenden Reaktion zyklisiert Carbamoylphosphat unter Was-serabspaltung zu Dihydroortat, dessen Dehydrierung dann zum Pyrimidinring (in diesem beschriebenen Fall 'Oratat') führt.
2.3.3 Adenin:
Adenin ist ein Derivat des Purins.
2.3.4 Guanin:
Guanin ist ebenfalls ein Derivat des Purins.
2.3.5 Cytosin:
Cytosin ist ein Derivat des Pyrimidins.
2.3.6 Thymin:
Thymin ist ebenfalls ein Derivat des Pyrimidins.
2.4 Der genetische Code
Alle 64 Codons sind heute entschlüsselt. 61 Tripletts (= besteht aus drei Basen, welche zusammen ein Triplett bilden) entsprechen bestimmten Aminosäuren, während drei für Kettenterminationen (= Abbruchcode für die Replikation) stehen. Da es 20 Amino-säuren und 61 Tripletts dafür gibt, ist klar, daß der Code stark de-generiert ist. Anders ausgedrückt: Viele Aminosäuren werden von mehr als einen Triplett codiert. Lediglich für Tryptophan und Methionin exsistiert nur jeweils ein Triplett. Für die anderen 18 Aminosäuren gibt es zwei oder mehr Codons. Leucin, Argenin und Serin werden jeweils sogar von jeweils sechs Codons spezifiziert. Unter normalen physiologischen Bedingungen ist der Code eindeutig: Ein Codon steht für eine Aminosäure.
Codons, die die gleiche Aminosäure codieren, heißen Synonyme. CAU (= Cytosin - Adenin - Uracil) und CAC sind zum Beispiel Synonyme für Histidin. Es sei hier darauf hingewiesen, daß sich Synonyme nicht rein zufällig über die Tabelle des genetischen Codes verteilen. Eine Aminosäure, die von zwei oder mehreren Synonymen codiert wird, taucht nur in einem einzigen Kästchen auf (sofern es nicht mehr als vier Synonyme gibt). Die Aminosäuren in einem Kästchen werden von Codons spezifiziert, die in den ersten beiden Basen übereinstimmen, sich aber in der dritten unterscheiden, wie etwa Valin (GUU - GUC - GUA - GUG) verdeutlicht. Somit unterscheiden sich die meisten Synonyme nur in der letzten Base des Tripletts.
Wäre der genetische Code nicht degeneriert, würden 20 Codons Aminosäuren codieren und 44 eine Kettentermination bewirken. Die Wahrscheinlichkeit von Mutationen, die zum Kettenabbruch führen, wäre deshalb mit einem nicht degenerierten Code weitaus größer. Es ist wichtig zu wissen, daß durch Kettenab-bruchmutationen im allgemeinen inaktive Proteine entstehen, während der Ersatz einer Aminosäure durch eine andere meistens relativ harmlos ist. Die Degeneration des Codes mag auch insofern von Bedeutung sein, als sie erlaubt, daß die Basenzu-sammensetzung der DNA über einen weiten Bereich variieren kann, ohne daß sich die Aminosäurensequenz der von der DNA codierten Proteine ändert.
3. Die Struktur der DNA
3.1 Gründe für die Entstehung der doppelhelikalen Struk-
tur der DNA
3.1.1 Erläuterung der elementar chemischen
Zusammenhänge
Für die Enstehung der Struktur der DNA spielen viele Faktoren eine wichtige Rolle. Schwache, nicht kovalente Kräfte spielen eine Schlüsselrolle bei der exakten DNA-Replikation, bei der Bindung von Signalmolekülen. Alle biologischen Strukturen und Prozesse hängen von nicht kovalente Wechselwirkungen. Der drei wichtigste Bindungstyp sind die Wasserstoffbrückenbindung, die elektrostatische Bindung und die van-der-Waals-Bindung. Eine weitere Rolle spielen der Achsenwinkel und der Abstand der Riboseeinheit.
3.1.1.1 Die Wasserstoffbrückenbindung:
Wasserstoffbrücken entstehen sowohl zwischen ungeladenen Molekülen als auch zwischen geladenen. Dabei teilen sich jeweils zwei Atome ein Wasserstoffatom. Das Atom, an das der Wasserstoff fester gebunden ist, heißt Wasserstoffdonor, das andere Wasserstoffakzeptor. Der Akzeptor hat eine negative Partialladung, die das Wassestoffatom an sich zieht.
Donor in einer Wasserstoffbrücke in biologischen Systemen (der DNA) ist ein Sauerstoff- oder eine Stickstoffatom mit kovalent gebundenem Wasserstoff. Die möglichen Bindungslängen und -arten werden in der folgenden Tabelle spezifizert.
Typische Längen von Wasserstoffbrücken:
Bindung Länge in nm
_________________________________________________________
O --- H *** O 0,270
O --- H *** O- 0,263
O --- N *** N 0,288
N --- H *** O 0,304
N+ --- H *** O 0,293
N --- H *** N 0,310
Die Bindungsenergien reichen von 12 bis 29 kJ/mol. Eine Wasserstoffbrücke ist viel schächer als eine kovalente Bindung, aber in der Summation wirken sie stabilisierend. Eine weitere wichtige Eigenschaft der Wasserstoffbrücken ist, daß sie eine genaue Richtungscharakteristik haben. Die stärkste Bindung liegt dann vor, wenn Donor-, Akzeptor und Wasserstoffatom auf einer Linie angeordnet sind. Die DNA-Helix wird durch Wassertsoffbrücken zwischen Amid- (--NH--) und Carbonylgruppen (--CO--) stabilisiert.
Weiters kommt es durch die Wasserstoffbrücken zu einer Längsdrehung (propeller twist) der DNA. Daraus resultiert, daß auf eine komplette Windung der DNA zehn Basenreste kommen, und jeder Rest ist gegenüber dem nächsten Rest eine Längs-drehung von 36° versetzt.
3.1.1.2 Die elektrostatische Bindung:
Eine geladene Gruppe in einem Substrat kann eine entgegengesetzt geladene eines Enzyms anziehen. Eine solche elektrostatische Anziehung besitzt nach dem Coulombschen Gesetz die Kraft
q1.q2
F = -------
r².D
wobei q1 und q2 die Ladung der beiden Gruppen, r der Abstand zwischen ihnen und D die Dielektrizitätskonstante des Mediums darstellen. Man nennt diese Art von Anziehung auch Ionenbindung, Salzbindung bzw. Salzbrücke oder auch Ionenpaarung.
3.1.1.3 Die Van-der-Waals-Bindung:
Die Van-der-Waals-Bindung ist eine unspezifische Anziehungskraft und sie wird wichtig, wenn zwei Atome 0,3 bis 0,4 nm voneinander entfernt sind. Diese Bindung tritt auf, wenn die Verteilung der Elektronenladung um ein Atom in Abhängigkeit von der Zeit sich verändert, daß heißt, zu keinem Zeitpunkt völlig symmetrisch ist. Diese kurzfristige Asymmetrie der Elektronenladung um das Atom regt eine ähnliche aysmmetrische Elektronenverteilung in den Nachbaratomen an. Die entstehenden Anziehungskräfte zwischen zwei Atomen nehmen also bei einer kontinuierlichen Annäherung ständig zu, bis diese nur noch durch die van-der-Waals-Kontaktdistanz getrennt sind. Unterschreitet der Abstand die Kontaktdistanz, so werden sehr starke Abstoßungskräfte wirksam, da sich die Elektronenwolken der beiden Atome überlappen. Die Energie der van-der-Waals-Bindung für ein Atompaar liegt bei 4 kJ/mol, daß heißt, eine einzelne van-der-Waals-Bindung richtet nicht viel aus, da ihre Stärke nur geringfügig über der mittleren thermischen Energie von Molekülen (2,5 kJ/mol) liegt. Weiters nimmt die van-der-Waals-Energie sehr rasch ab, wenn sich der Abstand der beiden Bindungspartner nur geringfügig ändert. Die van-der-Waals-Bindung spielt nur dann eine Rolle, wenn sich zwei Moleküle (die komplementär sind) nahekommen, man kann sagen, diese Bindung hängt von der sterischen Komplementarität ab, obwohl eine einzelne Bindung völlig unspezifisch ist.
3.1.1.4 Die Phosphordiesterbrücke:
Die Verknüpfung der Phosphoratome und der Riboseeinheiten spielt eine entscheidende Rolle welche DNA-Familie sich ergibt. Die Phosphordiesterbrücken können die zwei verschiednen Stellungen in der DNA auftreten (syn- und anti-Stellung). Kommt eine anti-Stellung der Phosphordiesterbrücken vor, so entsteht eine rechtsgängige DNA-Struktur, in der die Phosphordiesterbrücken parallel zur Windungsrichtung der DNA-Helix verlaufen. Kommt es zu einer kombinierten Stellung aus syn und anti, dann entsteht eine linksgängige DNA, da jede zweite Phosphordiesterbrücke um 90° zur Mitte versetzt oder wieder um 90° aus der Längsachse herausgedreht wird.
3.1.1.5 Der Abstand der Phosphoratome:
Es bestehen zwei Möglichkeiten wie zwei Phorphoratome zueinander stehen können und zwar C2'-endo- oder C3'-endo-Konformation. Kommt die DNA-Faser in normaler Umgebung vor, so weisen die Phosphoratome einen Abstand von 7,0 Å auf. Liegt die DNA jedoch in dehydratisierter Form vor, so verändern die Phosphoratome ihren Abstand auf 5,5 Å, da die veränderten Bedingungen in ihrer Zellumgebung zu einer Destabilisierung der Struktur führen. Diese Destabilisierung entsteht dadurch, daß man der DNA Wassermoleküle entzieht (diese werden zumeist aus dem DNA-Rückgrat herausgebrochen). Durch die Veränderung des Abstands zwischen den Phosphor-atomen werden die Zwischenmolekularen Kräfte in Form der Van-der-Waals-Kräfte erheblich verstärkt, um eine erneute Stabilisierung der DNA-Helix zu bekommen.
3.1.1.6 Der Neigungswinkel der Basenpaare zur
Längsachse der Helix:
Eine weitere Rolle für die Entstehung der Struktur der DNA spielen die unterschiedlichen Neigungswinkel der Basenpaare zur Helixachse. Dieser Neigungswinkel wird durch die Art der Kompination der Nucleinbasen und der Zellumgebung bestimmt. Um die unterschiedlichen Bindungsstärken auszugleichen werden die Basenpaare je nach Art des Helixtypes um spezielle Winkel gedreht (detailierte Angaben über die unterschiedlichen Winkel erfolgen in Kapitel 3.2.4).
3.1.1.7 Zusammenfassung:
Die in den vorhergehenden Kapitel ausgeführten Punkte ergeben die Struktur der DNA. Dieser Komplex ist von vielen Einzelkomponenten abhängig, wenn diese Einzelkomponenten nur geringfügig verändert werden, so kommt zu verschiedenen-artigen Transitionen in der DNA-Struktur. Die wichtigste Einzelkomponente stellen die Zwischenmolekularen Kräfte dar. Diese bestimmen die Struktur am stärksten, sind aber auch am leichtesten zu manipulieren. Zu den Zwischenmolekularen Kräften zählen in diesem Fall, die Wasserstoffbrückenbindung und der Abstandes der Phosphoratome der die Van-der-Waals-Kräfte beeinflußt.
3.1.2 Quervergleich mit der Struktur der DNA mit
Hämoglobin
3.1.2.1 Allgemeines:
Hämoglobin ist eines der am häufigsten vorkommenden Proteine des menschlichen Organimus. Seine Aufgabe besteht im Transport von Sauerstoff von den Lungen zu den pheripheren Geweben sowie im Rücktransport von CO2. Aus diesem Grund ist Hämoglobin ein außerordentlich attraktives Modellprotein für die Untersuchung von Struktur-Wirkungs-Beziehungen eines Makromoleküls.
3.1.2.2 Wechselwirkung zwischen Häm und Sauerstoff:
Der Sauerstofftransport beruht auf der chemischen Wechselwirkung zwischen molekularem Sauerstoff un Häm. Dieses ist ein Tetrapyrrol- oder Porphyrinring, der Fe2+ enthält. Die 4 gegen das Zentrum des Porphyrinrings orientierten N-Atome neutralisieren die Ladungen des 2wertigen Eisenions und fixieren es auf diese Weise. Wird Hämoglobin mit Sauerstoff in Berührung gebracht, so wird dieser irreversibel gebunden, weil der molekulare Sauerstoff das Fe2+ zu Fe3+ oxidiert, wobei ein Superoxidion entsteht.
3.1.2.3 Struktur von Hämogolbin:
Hämoglobin benötigt mehrere Untereinheiten, um seine Funktion aufrechtzuerhalten. Es besteht aus 4 Proteinketten oder Untereinheiten, von denen 2 als a- und 2 als ß- Einheiten bezeichnet werden. Seine Struktur wird durch die Formel (a)2(ß)2 wiedergegeben. Die a-Ketten enthalten 141 Aminosäurereste, die ß-Ketten enthalten 146 Aminosäuren. Die Aminosäuresequenzen, der beiden Ketten, sind im Prinzip sehr ähnlich. Die a- und ß-Untereinheiten ähneln sich in Bezug auf ihre Tertiärstruktur sehr. Die ß-Untereinheit enthält 8 a-helikale Bereiche, die a-Untereinheit nur 7. Beim Hämoglobinmolekül und seinen Untereinheiten sind die meisten hydrophoben Amino-säurereste nach innen gewendet (wie bei der DNA die Aminosäuren), während die hydrophilen Reste eher auf der Moleküloberfläche liegen. Dadurch wird es leicht wasserlöslich, bleibt jedoch impermeabel für Wasser und die Hämreste liegen innerhalb der hydrophoben Taschen.
3.1.2.4 Vergleich:
Die Primärstruktur der DNA besteht aus einer Sequenz von einzelnen Aminosäuren und die von Hämoglobin ähnelt dieser Struktur in vielen Punkten.
Die Sekundärstruktur stellt bei der DNA eine Auffaltung der Polypeptidkette in eine schraubenförmige Struktur dar. Diese Auffaltung wird durch die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen erreicht. Ein Nebeneffekt ist, daß das Molekül dabei automatisch stabilisiert wird. Der selbe Prozeß läuft auch bei der Hämoglobinbildung ab, wo zusätzlich noch Disulfitbrücken gebildet werden.
Eine Tertiärstruktur gibt es für die DNA nicht mehr. Bei dem Hämoglobin ist diese eine räumliche Anordnung, die Beziehung der verschiedenen Regionen und einzelnen Aminosäureresten einer Polypeptidkette herstellt. Die Tertiärstruktur wird im wesentlichen durch schwache Kräfte wie Wasserstoffbrückenbindungen oder Van-der-Waals-Kräfte zusammengehalten.
Eine Quatärstruktur hat die DNA ebenfalls nicht aufzuweisen da sie nur aus 2 Poolypeptidketten besteht, die semikonservativ verknüpft sind.Hämoglobin hat eine solche Struktur, die durch nichtkovalente Bindungen (d.h. keine Peptid- bzw. Disulfidbindungen) zusammengehalten werden. Die Kräfte, die diese Moleküle stabilisiern, sind Wasserstoffbrückenbindungen und elektrostatische oder Salzbrücken-bindungen zwischen bestimmten Aminosäureresten auf den Oberflächen der Polypeptidketten. Derartige Moleküle werden auch Oligomere genannt.
3.2 Die Strukturformen der DNA
3.2.1 Die B-DNA-Helix:
Die von Watson und Crick hergeleitete doppelhelikale Struktur der DNA beeinflußte zutiefst die Entwicklung der Biologie, da sie unmittellbare Hinweise darauf gab, wie die genetische Information gespeichert und repliziert wird. Die wichtigesten Eigenschaften der B-DNA-Helix sind im Kapitel 2.2 nachzulesen.
Das von Watson und Crick vorgeschlagene Modell - auch bekannt als B-DNA-Helix - ergab sich aus der Analyse der Röntgenbeugungsmuster von DNA-Fasern. Diese liefern Information über die Eigenschaften der Doppelhelix, die über alle Bestandteile gemittelt sind. Weitaus mehr Information kann man aus Röntgenanalysen von DNA-Kristallen erhalten. Jedoch mußte man solchen Untersuchungen bis zur Entwicklung von Techniken warten, die eine Synthese von DNA-Oligomeren mit definierter Basensequenz ermöglicht haben. Die Röntgenstrukturanalyse dieser Kristalle in atomarer Auflösung zeigte, daß die DNA eine viel größere strukturelle Variation und Mannigfaltigkeit besitzt, als man vorher erwartet. Ein DNA-Rückgrat besitzt in jedem Monomer Rotationsmöglichkeiten um sechs Bindungen. Weiters sind die Faltung und die Orientierung der Base gegenüber dem Zucker wichtige Determinanten der Struktur.
Wie Dickerson R. und seine Mitarbeiter durch Röntgenstrukturanalyse zeigten, ähnelt ein kristallines DNA-Dodekamer in seiner Gesamtstruktur sehr einer Watson-Crick-Doppelhelix. Jedoch ergeben sich zwischen dem Dodekamer und der Watson-Crick-Modell Unterschiede. Es treten ziemlich große lokale Abweichungen von der durchschnittlichen Struktur auf. Beim Watson-Crick-Modell kommen auf eine komplette Windung zehn Reste, und so ist ein Rest gegenüber dem nächsten durch die Längsdrehung der Kette um 36° versetzt. In dem Dodekamer von Dickerson betragen die Rotationswinkel zwischen 28° und 42°. Außerdem weicht es vom Modell durch eine entgegengesetzte Drehung der zwei Basen eines Paares um ihre Längsachse ab. Diese Struktureigenschaft, die sogenannte Propellerverdrehung (propeller twist), verstärkt die Basenstapelung in jedem Strang. Weitere Variationsmöglichkeiten sind durch die Neigung der Basenpaare bezogen auf ihre Nachbarbasen (base roll) gegeben. Ein allgemeingültiger Befund ist, daß diese und andere lokale Veränderungen der Doppelhelix von der Basensequenz abhängig sind. Ein Protein, das eine bestimmte DNA-Zielsequenz sucht, kann diese aufgrund ihres Einflusses aud die genaue Gestalt der Doppelhelix erkennen.
Bemerkenswert ist auch eine andere Eigenschaft der B-DNA-Helix: Sie kann leicht zu einem Bogen gekrümmt (bent) werden, oder sie ist ziemlich geringen lokalen Strukturveränderung superspiralisiert (supercoiled). Diese leichte Verformbarkeit ist biologisch wichtig, denn sie ermöglicht zum einen die Bildung zirkulärer DNA, zum anderen die Windung von DNA um Proteine. Von ihrer Deformierbarkeit hängt zudem ab, daß sie in einer kompakten Form in ein viel kleineres Volumen hineinpaßt. würde die DNA in einer linearen Form vorliegen, dann könnte sie in keine Zelle hinein-passen. Weiters kann die DNA an bestimmten Stellen geknickt (kinked) sein. Die Knickbildung (kinking) kann durch spezifische Basensequenzen hervorgerufen werden, zum Beispiel durch mindestens vier hintereinander angeordnete Adeninreste oder durch Bindung eines Proteins.
Eine weitere bemrkenswerte Eigenschaft der B-DNA-Helix ist das Auftreten von zwei verschiedenen Arten von Furchen. Sie werden als große Furche (1,2 nm breit) und als kleine Furche (0,6 nm breit) bezeichnet. Sie entstehen dadurch, daß sich die glykosidischen Bindungen eines Basenpaares nicht diametral gegenüber-stehen. Die kleine Furche enthält das O-2 eines Pyrimidins und das N-3 eines Purins des Basenpaares, die große Furche befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite. Die große Furche ist etwas tiefer als die kleine (0,85 nm gegen- über 0,75 nm).
Jede Furche ist von potentiellen Donor- und Akzeptoratomen für Wasserstoffbrücken gesäumt. In der kleinen Furche können das N-3 von Adenin und Guanin sowie das O-2 von Thymin und Cytosin als Wasserstoffakzeptoren dienen. Die Aminogruppe am C-2 von Thymin und Cytosin als Wasserstoffdonor sein. Wir wollen das N-3 als n, das O-2 als o und den Wasserstoff einer Aminogruppe als h be-zeichnen. Damit ergeben sich in der kleinen Furche folgende Anordnungen der Donoren und Akzeptoren: no (AT), on (TA), nho (GC) und ohn (CG). In der großen Furche ist das N-7 des Guanins und Adenins ein potentieller Akezptor, ebenso das O-4 des Thymins und das O-6 des Guanins. Die Aminogruppe am C-6 des Adenins und am C-4 des Cytosins können als Wasserstoffdonoren dienen. Damit ergeben sich dann in der großen Furche folgende Anordnungen: nho (AT), ohn (TA), noh (GC) und hon (CG). Man beachte das die große Furche mehr charakteristische Anordnungen besitzt als die Kleine. Auch ist sie aufgrund ihrer Größe leichter zugänglich für Wechselwirkungen mit Proteinen, die spezifische DNA-Sequenzen erkennen.
3.2.2 Die A-DNA-Helix:
Röntgenbeugungsuntersuchungen an dehydratisierten DNA-Fasern enthüllten eine weitere Form der DNA, die als A-DNA-Helix bezeichnet wird. Sie tritt auf, wenn die relative Feuchtigkeit unter 75% absinkt. Die A-DNA ist wie die B-DNA eine rechtsgängige Doppelhelix aus antiparallelen Strängen, die auch wie bei der B-DNA durch die Watson-Crick-Basenpaarung zusammengehalten wird. Weiters ist die A-DNA-Helix weit aus kürzer als die B-Helix, und ihre Basenpaare liegen etwas geneigt und nicht senkrecht zur Helixachse wie bei der B-Helix. Viele der Strukturunter-schiede zwischen den beiden Helixtypen entstehen aus der unterschiedlichen Faltung (puckering) der Riboseeinheiten. Das heißt, daß Furanoseringe so gefaltet sein können, daß vier Atome nahezu in einer Ebene (coplanar) liegen und das fünfte Atom sich etwa 0,05 nm außerhalb dieser Ebene befindet. Wenn C-2' außerhalb der Ebene steht, dann wird die gebildete Struktur als C2'-endo bezeichnet, wenn C-3' außerhalb der Ebene liegt, als C3'-endo. Die A-DNA besitzt Zuckereinheiten mit einer C3'-endo-, die B-DNA dagegen solche mit einer C2'-endo-Konformation. Dieser recht kleine Unterschied in den Zuckereinheiten hat ziemlich weitreichende Folgen: Die C3'-endo-Anordnung führt zu einer Neigung der Basenpaare um 19° zur Helixachse gegenüber der Senkrechten bei der B-DNA. Darüber hinaus verschwindet die kleine Furche fast vollständig. Eine Dehydratisierung begünstigt die A-Form, weil die Phosphatgruppen in der A-Helix weniger H2O binden können als in der B-DNA-Helix.
Aber es muß nicht sein, daß die Helix des A-Typs in einer dehydratisierten DNA-Form vorliegt. Doppelsträngige Regionen der RNA - wie eine Haarnadelschleife - und RNA-DNA-Hybride nehmen eine doppelhelikale Form an, die der A-DNA sehr ähnlich ist.
3.2.3 Die Z-DNA-Helix:
Ein dritter Type einer DNA-Helix wurde in einer Arbeitsgruppe um Alexander Rich entdeckt, als diese die Struktur von CGCGCG aufklärte. Sie fand wie erwartet heraus, daß dieses Hexanucleotid eine Duplex (ein doppelsträngiges Molekül) mit anti-parallelen Strängen ausbildet, die durch Watson-Crick-Basenpaarungen zusammen-gehalten werden. Eines war dabei aber verwunderlich, daß diese Helix im Gegensatz zu den bereits bekannten Formen, nämlich der A- und B-Form, linksgängig ist. Ein weiterer Unterschied ist der Zickzackverlauf der Phosphatgruppen im Rückgrat. Man bezeichnete diese Form daher als Z-DNA-Helix. Die zickzackförmige Anordnung ist eine Konsequenz davon, daß die sich wiederholenden Einheiten Dinucleotide und Mononucleotide sind. Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Z-DNA nur eine tiefe Furche in der Helix besitzt.
Die andersartige Struktur der Z-DNA wird erst ermöglicht durch Sequenzen von alternierenden Pyrimidinen und Purinen. Diese Regelmäßigkeit erlaubt eine abwechselnde syn- und anti-Stellung der glykosidischen Bindungen. Die Base und die Zuckereinheit stehen in einer anti-Stellung weit voneinander entfernt, in einer syn-Anordnung dagegen nahe beieinander. Ein Pyrimidinnucleotid nimmt gewöhnlich von selbst eine glykosidische Bindung der anti-Form an, dagegen kann ein Purinnucleotid in anti- oder syn-Form vorkommen. In der A- und der B-DNA liegen alle glykosidischen Bindungen in einer anti-Form vor. In der Z-DNA liegen die Pyrimidine in einer anti- und die Purine in einer syn-Form vor.
Innerhalb der B-DNA kann ein Ausschnitt der Z-DNA vorkommen. Die Umwandlung einer alternierenden Pyrimidin-Purin-Sequenz von der B- zur Z-DNA kann durch Durchdrehung der Basenpaare um 180° und der Drehung der Zuckerreste an den Purinen erreicht werden. Die Bildung der Z-DNA ist für normal thermo-dynamisch ungünstig. Weiters ist die elektrostatische Abstoßung zwischen den Phos-phatgruppen in der Z-DNA größer als in jenen der B-DNA, da sich die Gruppen in den entgegengesetzten Strängen bis auf 0,8 nm - gegenüber 1,2 nm - nähern. Begünstigt wird die Umwandlung in die Z-Form allerdings durch Methylierung des C-5 im Cytosin, eine Modifikation, die bei Eukaryoten auftritt. Eine Methylgruppe an dieser Stelle füllt in der Z-DNA ein kleines Loch aus und begünstigt hydrophobe Wechselwirkungen. In der B-DNA ist diese Methylgruppe von Wasser umgeben, und das führt zu einer ungünstigen Situation. Die negative Superspiralisation von natürlich vorkommenden DNA-Molekülen begünstigt die Umwandlung von B- in Z-DNA. Tatsächlich markieren für Z-DNA spezifische Antikörper bestimmte Regionen eukaryotischer Chromosomen. Die DNAs der Eukaryoten enthalten ebenfalls viele sich wiederholende Pyrimidin-Purin-Sequenzen, die eine Z-DNA bilden können.
Die meiste DNA in einem Bakterien- oder Eukaryotengenom liegt in der klassischen B-Form von Watson und Crick vor. Die Entdeckung der Z-DNA legt jedoch nahe, daß die DNA ein flexibles dynamisches Molekül ist, da sich die Z-Form von der A- und von der B-Form deutlich unterscheidet.
3.2.4 Der Vergleich von A-, B- und Z-DNA:
Der Vergleich veranschaulicht den Unterschied zwischen den einzlnen DNA-Familien und -strukturen.
3.3 Möglichkeiten wie man die Struktur (den Aufbau) der DNA beeinflußen kann
3.3.1 Durch Nukleasen
3.3.1.1 DNA-Polymerase I:
1958 isolierten Arthur Kornberg und seine Mitarbeiter aus E. Coli ein Enzym, das die DNA-Synthese katalysiert. Dieses Enzym bekam den Namen DNA-Polymerase I, da es noch weitere DNA-Polymerasen entdeckt wurden. Die DNA-Replikation ist das Ergebnis eines verwickelten, wohlkoordinierten Zusammenspiels von mehr als 20 Proteinen. Ich betrachte hier nur die DNA-Polymerase I, um einige neue Prinzipien darzustellen.
Die DNA-Polymerase I besteht aus eine Monomer mit einer Masse von 103 kd. Sie katalysiert die schrittweise Addition von Desoxyribonucleotideinheiten an das 3'-Ende einer DNA-Kette:
(DNA)n Reste + dNTP <=> (DNA)n+1 Reste + PPi
Weiters braucht die DNA-Polymerase folgende Komponenten, um eine DNA-Kette zu synthetisieren:
1. Alle vier aktivierten Vorstufen - dATP, dGTP, dTTP und dCTP - müssen vor-handen sein. Auch Mg2+-Ionen sind erforderlich (dienen als Katalysator).
2. Die DNA-Polymerase I addiert Desoxyribonucleotide an
das 3'-OH-Ende eine DNA- (RNA-) Strang, d.h., sie benötigt einen sogenannten Primer mit einer freien 3'-OH-Gruppe am Ende.
3. Das Enzym braucht eine DNA-Matrize, diese kann einzel- oder doppelsträngig sein. Die doppelsträngige DNA ist nur dann eine wirksame Matrize, wenn ihr Zucker-Phosphat-Rückgrat an einer oder mehreren Stellen unterbrochen ist.
Die Kettenverlängerung, die von der DNA-Polymerase I katalysiert wird, erfolgt durch nucleophilen Angriff des 3'-OH-Endes Primers auf das innerste Phosphoratom des neuen Desoxyribonucleosidtriphosphats. Es bildet eine Phosphordiesterbrücke, und gleichzeitig wird ein Pyrophosphat frei. Die anschließende Hydrolyse des Pyrophosphats durch das überall vorkommende Enzym Pyrophosphatase treibt die Polymerisation voran. Die Verlängerung des DNA-Stranges erfolgt in 5'-> 3'-Richtung.
Die DNA-Polymerase I katalysiert die einer Phosphordiesterbrücke dann, wenn die Base des neuen Nucleotids zu der Base auf dem Matrizenstrang komplementär ist. Die Wahrscheinlichkeit für eine kovanlente Verknüpfung ist sehr gering, wenn die neue Base keine Watson-Crick-Basenpaarung mit der Base des Matrizenstranges eingehen kann. Die DNA-Polymerase I ist also ein matrizenabhängiges Enzym. Sie erhält ihre Instruktionen von der DNA-Matrize und synthetisiert ein Produkt mit einer Basensequenz, die jener de Matrize komplementär ist. Die DNA-Polymerase I besitzt eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft: Sie kann Fehler in der Basensequenz der DNA korrigieren, indem sie falsch eingeaute Nucleotide entfernt. Dies Eigenschaft der DNA-Polymerase I trägt zu der beachtenswert hohen Genauigkeit der DNA-Replikation bei, die eine Fehlerrate von weniger als 10-8 pro Basenpaar aufweist.
Anwendungsbeispiel der DNA-Polymerase I:
Man kann die DNA-Sequenz auch dadurch ermitteln, daß man Fragmente durch kontrollierte Unterbrechung der enzymatischen Replikation erzeugt. Man benutzt die DNA-Polymerase I, um eine bestimmte Sequenz einer Einzelstrang-DNA zu kopieren. Als Primer für diese Synthese dient ein kurzes komplementäres Fragment, das man durch Abbau mit Restiktionsenzymen oder synthetisch gewinnen kann. Zusätzlich zu den vier (radioaktiv markierten) Desoxyribonucleosidtriphosphaten enthält die Inkubationslösung noch ein 2',3'-Didesoxyanalogon eines dieser Nucleosid-triphosphate. Der Einbau des Analogons blockiert das weitere Wachstum der Kette, weil ihm ein 3'-Hydroxylende fehlt, um die nächste Phosphordiesterbindung zu knüpfen. So entstehen Fragmente verschiedener Länge mit einem Didesoxyanalogon am 3'-Ende. Vier solche Ansätze mit Abbruchsfragmenten (eines für jedes Didesoxyanalogon) werden dann elektrophoretisch aufgetrennt. Vom Autoradiogramm der vier Bahnen kann man die Basensequenz ablesen.
3.3.1.2 Die Ligase
Die DNA-Ligase ist ein Enzym, das Enden von DNA-Ketten verknüpfen kann. Dieses Enzym katalysiert die Bildung einer Phosphordiesterbindung zwischen der 3'-OH-Gruppe am Ende einer DNA-Kette und der 5'-Phosphatgruppe am Ende einer anderen. Zum Antrieb dieser endergonischen Reaktion ist eine Energiequelle erforderlich (z.B. NAD+, ATP).
Der Reaktionsmechanismus ist: ATP (oder NAD+) reagiert mit der DNA-Ligase zu einem kovalent gebundenen Enzym-AMP-Komplex (Enzym-Adenylat-Komplex). Dabei ist AMP über eine Phosphoamidbindung an die e-Aminogruppe des Lysinrestes des Enzyms gebunden. Bei dieser Raktion wird Pyrophosphat (oder Nicotinamidmono-nucleotid, NMN) freigesetzt. Die aktivierte AMP-Einheit wird dann vom Lysinrest auf die Phosphatgruppe am 5'-Ende der DNA-Kette übertragen, und es bildet sich ein DNA-Adenylat-Komplex. Der letzte Schritt ist ein nucleophiler Angriff der 3'-OH-Gruppe auf dieses aktivierte 5'-Phosphoratom. Diese Reaktionsfolge wird durch die Hydrolyse von Pyrophosphat angetrieben, das bei der Bildung des Enzym-Adenylat-Komplexes freigestzt wird. Somit werden zwei ~ P für die Bildung einer Phosphor-diesterbindung im Rückgrat der DNA verbraucht, wenn ATP die Energiequelle ist und Pyrophosphat hydrolysiert wird.
Schema des Reaktionsmechanismuses:
Enzym + ATP (oder NAD+ ) <=> E-AMP + PPi (oder NMN)
E-AMP + P-5'-DNA <=> Enzym + AMP-P-5'-DNA DNA-3'-OH + AMP-P-5'-DNA <=> DNA-3'-O-P-5'-DNA + AMP
_________________________________________________________
DNA-3'-OH + P-5'-DNA + ATP (oder NAD+)
<=>
DNA-3'-O-P-5'-DNA + AMP + PPi (oder NMN)
3.3.2 Durch chemische Mutagene
3.3.2.1 Allgemeines:
Basenanaloga können in die DNA eingebaut werden. Sie führen als Folge einer falschen Basenpaarung bei der anschließenden Replikationsrunde der DNA zu Translationsmutationen.
3.3.2.2 5-Bromuracil:
5-Bromuracil, ein Thyminanalogon, paart normalerweise mit Adenin. Der Anteil des Enoltautomers des 5-Bromuracils ist jedoch größer als beim Thymin, wahrscheinlich wegen der im Vergleich zur Methylgruppe höheren Elektronegativität des Broms am C-5. Die Enolform des 5-Bromuracils paart mit Guanin, wodurch es zu AT <-> GC-Transitionen kommt.
3.3.2.3 2-Aminopurin:
2-Aminopurin paart normalerweise mit Thymin. Im Gegensatz zum Adenin kann das normale Tautomer des 2-Aminopurins nur eine einzige Wasserstoffbrücke mit Cytosin ausbilden. Daher kann 2-Aminopurin AT <-> GC-Transitionen kommen.
3.3.2.4 Salpetrige Säure:
Salpetrige Säure reagiert mit Basen, die Aminogruppen enthalten. Adenin wird oxidativ zu Hypoxanthin desaminiert, Cytosin zu Uracil und Guanin zu Xanthin. Hypoxanthin paart mit Cytosin statt mit Thymin, Uracil mit Adenin anstelle von Guanin, und Xanthin paart wie Guanin mit Cytosin. Folglich bewirkt salpetrige Säure AT <-> GC-Transitionen.
3.3.2.5 Hydroxylamin:
Hydroxylamin (NH2OH) ist ein hochspezifisches Mutagen. Es reagiert fast ausschließlich mit Cytosin zu einem Derivat, das mit Adenin anstatt mit Guanin paart. Hydroxylamin verursacht eine Transition nur in der Richtung CG zu AT.
3.3.2.6 Acridinen:
Eine andere Art von Mutationen wird von flachen aromatischen Molekülen wie von den Acridinen verursacht. Diese Verbindungen interkalieren in die DNA, das bedeutet, sie schieben sich zwischen benachbarte Basenpaare in die DNA-Doppelhelix. Sie führen dadurch zur Insertion oder Dele-tion von einem oder mehreren Basenpaaren. Solche Mutationen können zur Folge haben, daß sich eine Ver-änderung des Leserasters bei der Translation ergibt, wenn nicht gerade eine Gruppe von drei Basenpaaren oder einem Vielfachen davon insertiert oder deletiert wird. Tatsächlich enthüllte die Untersuchung solcher Muatnten den Triplettcharakter des genetischen Codes.
4. ANHANG
4.1 Abkürzungen:
DNA ... Desoxyribonucleinacid
RNA ... Ribonucleinacid
A ... Adenin
T ... Thymin
C ... Cytosin
G ... Guanin
N ... Stickstoff
P ... Phosphor
Fe ... Eisen
Mg ... Magnesium
O ... Sauerstoff
H ... Wasserstoff
nm ... Nanometer
Å ... Angström
n ... N-3 Stickstoffatom in einer Nucleinsäure
o ... O-2 Suaerstoffatom in einer Nucleinsäure
h ... Wasserstoffatom einer Aminogruppe
dNTP .. beliebiges Desoxyribonucleosidtriphosphat
dATP .. Desoxyadenosin-5'-triphosphat
dTTP .. Desoxythymindin-5'-triphosphat
dCTP .. Desoxycytidin-5'-triphosphat
dGTP .. Desoxyguanosin-5'-triphosphat
PPi ... beliebiges Pyrophosphat
NAD ... Nicotinamiddinucleotid
ATP ... Adenosintriphosphat
ADP ... Adenosindiphophat
AMP ... Adenosinmonophosphat
NMN ... Nicotinamidmononucleotid
NADP .. Nicotinamiddinucleotidphosphat
Phe ... Phenylalanin
Leu ... Leucin
Ile ... Isoleucin
Met ... Methionin
Val ... Valin
Ser ... Serin
Pro ... Prolin
Thr ... Threonin
Ala ... Alanin
Tyr ... Tyrosin
His ... Histidin
Gln ... Glutamin
Asn ... Asparagin
Lys ... Lysin
Asp ... Asparaginsäure
Glu ... Glutaminsäure
Cys ... Cystein
Trp ... Tryptophan
Arg ... Arginin
Gly ... Gylcin
kd ... Kilodalton := Masseneinheit, die 1000 Dalton (:= MAsseneinheit, die der
Masse eines Wasserstoffatoms sehr nahekommt) entspricht
5. Literaturverzeichnis
Stryer, Lubert. "DNA und RNA als Träger der Erbanlagen"
"Biosynthese des Nucleotide" , "Die Struktur der DNA, ihre Replikation und Reparatur" . Biochemie: 73-142,627-650,677-710.
Saenger, Wolfram. "Principles of Nucleic Acid Structure".
Harold Harper, David Martin, Peter Mayes und Victor Rodwell.
"Hämoglobin seine Struktur und Funktion", "Nucleotide", "Struktur und Funktion von Nucleinsäuren", "DNS-Aufbau und Replikation"
Medizinische Biochemie: 46-58,383-391,412-444.
Kreil, Gerhard. "Entwicklungen und Zukunftsperspektiven
der Gentechnik". Tagungsband vom ersten europäischen Chemielehrer-
kongreß: 21-39
Klingmüller, Walter. "Gentechnik im Widerstreit".
Breuer, Hans. "Nucleinsäuren".
Atlas zur Chemie: 392-394.