A form의 DNA가 B form의 DNA보다 직경이 넓은 이유는?
안녕하세요. 생체 불안정형, 탈수된 환경에서의 A form의 DNA가 생체 안정형의 왓슨과 크릭의 B form의 DNA보다 직경이 넓은 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
a형 dna는 수분이 적은 환경에서 당, 인산 골격이 더 압축 기울어지고 염기가 더 안쪽으로 모여 헬릭스가 짧고 두꺼운 형태가 된답니다.
이런 구조적 변화로 나선 직경이 b 형보다 넓어 진답니다.
결론부터 말씀드리면 염기쌍의 기울기와 당의 구조 변화 때문입니다.
B형 DNA는 수분이 충분한 생체 내 환경에서 안정적으로 존재합니다. 이 구조에서는 염기쌍이 약 1.2도 정도의 기울기로 나선 축에 거의 수직으로 배열되어 있습니다.
반면 A형 DNA는 수분 함량이 낮거나 고염 농도 환경에서 형성됩니다. 이 경우, 염기쌍이 나선 축에 대해 약 19도 정도로 기울어지며, 나선 중심에서 바깥쪽으로 이동합니다.
이러한 염기쌍의 기울기 변화는 인산-당 골격의 배열을 변경시켜, 결과적으로 나선 전체의 직경을 넓히게 됩니다.
그리고 B형 DNA의 리보스는 C2'-endo 구조를 가지며, 이는 인산-당 골격이 다소 펴진 형태로 유지되게 만듭니다. 이 구조는 물 분자와의 효율적인 수소 결합을 통해 안정화되죠.
반면 A형 DNA는 탈수 환경에서 당의 구조가 C3'-endo로 변형됩니다. 이 변형으로 인산기가 더 가까워지게 만들고, 물 분자가 골격에 직접 결합하기 어려워집니다. 대신, 염기쌍이 나선 축을 따라 더 촘촘하게 쌓이고, 축에 기울어진 형태로 배열되면서 직경이 넓어지는 것입니다.
A형 DNA가 B형 DNA보다 직경이 넓은 이유는 수분이 적은 환경에서 염기쌍이 더 기울어지고 당-인산 골격이 바깥쪽으로 밀리면서 이중 나선이 더 압축되기 때문입니다. 그 결과 나선의 길이는 짧아지지만 외곽으로 퍼지는 형태가 되어 직경이 넓어집니다.
안녕하세요. 질문자님.
이중철 과학기술전문가입니다.🙂
DNA 구조의 심화적인 내용인 A형과 B형의 차이에 대해 궁금해하시는군요.
이번에도 매우 구체적인 질문~.👍
그 원리를 최대한 명쾌한 답변으로 보답해 드릴게요!✨️
1. 질문의 요지
생체 내에서 흔히 발견되는 B-DNA보다 탈수된 환경에서 존재하는 A-DNA가 더 넓은 직경을 가지는 이유가 궁금하시군요.
2. 답변
가장 중요한 점: A-DNA가 B-DNA보다 직경이 넓은 이유는 탈수된 환경에서 DNA가 안정성을 유지하기 위해 '나선 구조가 더 짧고 굵게 압축'되기 때문입니다.
3. 구체적인 설명 및 근거
이유:
- DNA의 이중 나선 구조는 주변의 물 분자와 상호작용하며 안정성을 유지합니다. 우리가 흔히 아는 B-DNA는 세포 내에서 물 분자의 도움을 받아 나선 구조를 유지합니다. 하지만 환경의 습도가 낮아져 DNA 주변의 물 분자가 사라지면, DNA는 스스로의 구조를 바꾸어 안정성을 확보하려 합니다.
- 이 과정에서 DNA의 뼈대를 이루는 '디옥시리보스'라는 당의 구조가 변형됩니다. 이 변화로 인해 염기쌍들이 나선 축에 대해 더 크게 기울어지고(약 20°), 염기쌍 사이의 간격이 좁아지게 됩니다. 이는 결과적으로 전체 나선이 더 짧고 굵은 형태가 되도록 만듭니다.
4. (참고) 실제 사례/대응방안 등
A-DNA와 B-DNA의 주요 구조적 차이들을 정리하면 다음과 같습니다.
1️⃣ 직경: A-DNA(약 2.5nm) > B-DNA(약 2.0nm)
2️⃣ 염기쌍 간 거리: A-DNA(약 0.23nm) < B-DNA(약 0.34nm)
3️⃣ 나선 회전당 염기쌍 수: A-DNA(11개) > B-DNA(10개)
4️⃣ 나선 홈(Groove): A-DNA는 깊고 좁은 주홈(major groove)과 얕고 넓은 부홈(minor groove)을 가집니다. B-DNA는 넓은 주홈과 좁은 부홈을 가집니다.
5.결론
A-DNA는 B-DNA와 달리 물 분자의 도움을 받지 못해 스스로 구조를 변형시킵니다.
이 변형은 나선을 압축시키고 염기쌍의 기울기를 바꾸어 전체적인 나선이 더 짧고 직경이 넓게 보이게 하는 것입니다.
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궁금증이 조금이라도 해소되셨기를 바랍니다.
언제든지 더 궁금한 것이 생기면 똑똑 문을 두드려 주세요~.👋
이상, 이중철 과학기술전문가였습니다.🙂
감사합니다.
DNA의 A형(A form)과 B형(B form)은 둘 다 이중나선(double helix) 구조이지만, 수분 함량과 같은 주변 환경에 따라 구조적인 차이를 보이는데요, 우선 생체 안정형의 B형 DNA는 우리가 흔히 알고 있는 왓슨–크릭 모델의 DNA 구조로 수분이 충분한 환경에서 안정하며 약 2.0 nm의 직경을 가지고 있습니다. 이때 염기쌍은 나선축에 거의 수직으로 배열되어 있으며 골격은 상대적으로 늘씬하게 나선축 가까이에 위치합니다.
반면에 A형의 DNA는 수분이 부족할 때 나타나는 DNA의 형태인데요 약 2.6 nm의 직경을 갖기 때문에 B형보다 넓으며 염기쌍이 나선축에 대해 ~20° 정도 기울어져 있습니다. 또한 당-인산 골격이 더 바깥쪽으로 밀려나 있어 나선 전체가 두툼해지는데요, 당 구조도 B형의 C2′-endo에서 A형은 C3′-endo로 바뀌어, 골격의 공간 배치가 달라집니다. 감사합니다.