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김숙호 (Sook Ho Kim) 저자 이메일 보기
고려대학교, 기초과학연구원
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Sequence-dependent cost for Z-form shapes the torsion-driven B–Z transition via close interplay of Z-DNA and DNA bubble
열기 Authors and Affiliations

Abstract

Despite recent genome-wide investigations of functional DNA elements, the mechanistic details about their actions remain elusive. One intriguing possibility is that DNA sequences with special patterns play biological roles, adopting non-B-DNA conformations. Here we investigated dynamics of thymine-guanine (TG) repeats, microsatellite sequences and recurrently found in promoters, as well as cytosine–guanine (CG) repeats, best-known Z-DNA forming sequence, in the aspect of Z-DNA formation. We measured the energy barriers of the B–Z transition with those repeats and discovered the sequence-dependent penalty for Z-DNA generates distinctive thermodynamic and kinetic features in the torque-induced transition. Due to the higher torsional stress required for Z-form in TG repeats, a bubble could be induced more easily, suppressing Z-DNA induction, but facilitate the B–Z interconversion kinetically at the transition midpoint. Thus, the Z-form by TG repeats has advantages as a torsion buffer and bubble selector while the Z-form by CG repeats likely behaves as torsion absorber. Our statistical physics model supports quantitatively the populations of Z-DNA and reveals the pivotal roles of bubbles in state dynamics. All taken together, a quantitative picture for the transition was deduced within the close interplay among bubbles, plectonemes and Z-DNA.

논문정보
- 형식: Research article
- 게재일: 2021년 03월 (BRIC 등록일 2021-03-23)
- 연구진: 국내연구진태극기
- 분야: Biophysics, Structural_Biology
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