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Einfluss gekrümmter Sequenzen auf Fernwechselwirkungen in superhelikaler DNA

Bussiek, Malte

English Title: The Influence of Curved Sequences on Long-Range Interactions in superhelical DNA

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PDF, German
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Abstract

Gekrümmte Sequenzbereiche nehmen bevorzugt eine Endschleifenposition in scDNA ein. Daraus sollte eine festgelegte dreidimensionale scDNA-Konformation resultieren, die die Wechselwirkungswahrscheinlichkeit von entfernt liegenden Orten in der DNA beeinflusst. Der Einfluss von Krümmung auf Fernwechselwirkungen in scDNA wurde durch kinetische Messungen der intramolekularen Vernetzung zweier sequenzspezifisch biotinylierter Stellen in der DNA über Streptavidin charakterisiert. Die Markierung der DNA erfolgte über triplexbildende Oligonukleotide (TFOs), die mit Biotin modifiziert waren. Die Biotinylierungsstellen lagen flankierend zu einer Insertion, die eine sequenzinduzierte Krümmung aufweist. Es wurde die lokale Konzentration JM einer Biotinylierungsposition in der Umgebung der zweiten und intramolekulare Reaktionskonstanten bestimmt. Die jM-Werte wurden mit Computersimulationen der untersuchten DNAs verglichen. Für scDNA ohne Krümmung stimmten experimentelle und simulierte Befunde nahezu genau überein. Weiterhin sank jM in quantitativer Übereinstimmung mit den Simulationen für zunehmend asymmetrische Positionen der Marker in Relation zur Krümmung. Allerdings widersprach eine geringe Erhöhung von jM in scDNA mit Krümmung gegenüber einer Kontrolle ohne Krümmung den Simulationen, die einen stärkeren Einfluss erwarten ließen. Dies ist wahrscheinlich auf eine sterische Behinderung des an einer biotinylierten Stelle gebundenen Strept-POD in der Superhelix zurückzuführen. Der Effekt trat in scDNA mit Krümmung, dessen Bewegungsfreiheitsgrade wegen der Endschleifenposition der Krümmung reduziert sind, deutlich hervor. Die Befunde deuten darauf hin, dass eine lokale Krümmung in scDNA Interaktionen zwischen Orten über große Entfernungen beeinflussen kann

Translation of abstract (English)

A curved DNA segment preferentially takes an end loop position in scDNA. This should result in a preferred 3-dimensional scDNA conformation, which was predicted to affect the interaction probability of distant sites on the DNA. The influence of a DNA curvature on long-range interactions in scDNA was characterised by measuring the kinetics of the intramolecular crosslink formation of two specifically biotinylated sites via streptavidin. DNAs were labeled with triplex forming oligonucleotides (TFOs) modified with biotin. The biotinylation sites were located in the flanking regions with respect to sequence induced curvature. Local concentrations jM of one biotinyated position in the vicinity of the other and intramolecular rate constants were determined. The measured jM-values were compared to computer simulations of the analyzed DNAs. For scDNA without curvature the experimental and simulated values agreed almost exactly. Furthermore, jM decreased in quantitative agreement with the simulations by increasing the degree of asymmetry of the label positions with respect to the curvature. A rather small increase of jM in DNAs with curvature as compared to a control without curvature was, however, in contradiction to the simulation, where a substantially stronger effect was expected. This is most likely due to a sterical hindrance of an initially bound strept-POD in the superhelix. The effect was apparent only in scDNA with curvature, since in such a molecule internal motions are reduced due the end loop position of the curvature. The findings suggest that a local curvature in scDNA influences interactions of sites on the DNA over long distances.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Langowski, Prof. Dr. Jörg
Date of thesis defense: 26. November 2001
Date Deposited: 06. Dec 2001 00:00
Date: 2001
Faculties / Institutes: Service facilities > German Cancer Research Center (DKFZ)
Subjects: 570 Life sciences
Controlled Keywords: Molekulare Biophysik, DNS-Krümmung, DNS-Schleife, Reaktionskinetik, Streptavidin
Uncontrolled Keywords: Superhelikale DNAMolecular Biophysics , DNA-Curvature , DNA-Loop , Reaction Kinetics , Streptavidin
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