Stereoforme

Dai dati termodinamici e quelli diffrattometrici è possibile ottenere un diagramma di Ramachandran del potenziale.

È possibile una sola stereoforma, che si ottiene per valori equivalenti di rotazione della coppia: a elica (rapporto 1:1).

Il passo dell’elica (la distanza interatomica, ottenuta per diffrattometria) consiste di spirali molto più ampie dell’α-elica. Proiettandolo sull’asse dell’elica, si ha un periodo completo su una distnaza che va dai 34 Ǻ (per il DNA) a quasi il doppio (per l’RNA) con 10 nucleotidi: la struttura è molto più ampia e meno compatta dell’α-elica.

Nell’organizzazione spaziale delle basi azotate rispetto al monosaccaride è privilegiato l’assetto a minimo ingombro sterico (anti) con l’anello furanosico e l’anello dell’eterociclo orientati da parti opposte, rispetto a quello a massimo ingombro (sin) che crea massima repulsione tra atomi e strutture, quindi delle distorsioni.

Il monosaccaride può essere il riboso o il desossiriboso.

L’OH in 2’ del riboso si trova molto vicino al legame fosfodiestereo: si realizzano quindi effetti di repulsione tra atomi con lo stesso valore di elettronegatività. Il polimero ribonucleotidico per ogni residuo ha un certo valore di distorsione dall’allineamento perfetto; nell’elica ciò è la sommatoria degli effetti di distorsione. L’elica diventa perciò più ampia e meno stabile.

Nel desossiriboso l’H in 2’ occupa uno spazio minimo e non c’è alcuna distorsione: le eliche sono più compatte, più stabili, e hanno una semivita più lunga.

Il polimero presenta lo scheletro degli atomi 5’C, 4’C e 3’C con legame fosfato (porzione polare carica) e il resto della parte furanosica e le basi azotate (struttura molto meno polare). Il polimero è quindi diviso in due regioni: una polare carica (fosfosaccaridica) e una meno polare (sviluppo della base).

Nell’RNA la zona polare si estende fino a comprendere il 2’C del riboso, mentre nel DNA il 2’C (centro metilenico) passa nello sviluppo della zona apolare, mantenendo la struttura di avvolgimento ad elica più compatta.

(1) Struttura primaria: sequenza (serie degli elementi inseriti) ⇒ DNA, RNA

(2) Struttura secondaria: elica ⇒ DNA, RNA

(3) Struttura supersecondaria: polieliche (il duplex; eventuale superavvolgimento) ⇒ DNA

(4) Struttura terziaria: ripiegamenti (transizione da filamentosa a globulare con formazione di superficie idrodinamica a contatto con l’ambiente) ⇒ RNA

(5) Struttura quaternaria: associazioni protomeriche (ad esempio nei ribosomi, i centri di sintesi delle proteine) ⇒ RNA

È affidata agli elementi che danno interazioni per ponte a idrogeno: le basi, che in qualunque polimero, essendo voluminose, sono sempre orientate equatorialmente (risultato ottenuto da studi cristallografici).

Attraverso la tautomeria, le basi sono in grado di dare interazioni deboli (ponte a idrogeno) la cui direzionalità (accettore o donatore) dipende dal microambiente e dalle sue caratteristiche, in grado di condizionare lo spostamento verso una forma tautomerica o le altre. Quando si affrontano due basi con gruppi che si complementano (uno donatore di un legame a idrogeno, l’altro accettore), si ha stabilizzazione dell’elica.

Nella fascia apolare le basi, a seconda dell’orientazione spaziale del polimero, hanno due possibilità di affrontarsi: impilamento e appaiamento.

Impilamento: nell’elica singola, interazione tra basi di nucleotidi che hanno distribuzione spaziale tale da farle sovrapporre l’una rispetto all’altra entro i limiti di distanza consentiti dalle interazioni deboli.

Appaiamento: è un sistema di stabilizzazione più forte e si realizza quando si forma una doppia elica (nel DNA) e la base di un’elica è disposta in modo da affrontare la base dell’altra elica.

1) PURINE MONOSOSTITUITE: 2 (1N, SOSTITUENTE IN 6C)

2) PURINE DISOSTITUITE: 3 (1N, SOSTITUENTE IN 2C, SOSTITUENTE IN 6C)

3) PIRIMIDINE: 3 (3N, SOSTITUENTE IN 4C, SOSTITUENTE IN 2C A MENO CHE SI ABBIA INTERAZIONE CON UNA PURINA MONOSOSTITUITA)

L’appaiamento è fortemente stabilizzante, ma perché avvenga il duplex dev’essere a sezione costante (la sezione cilindrica della doppia elica dev’essere costante).

 A∙∙∙∙T     (2 INTERAZIONI)

G∙∙∙∙C     (3 INTERAZIONI) 

Sistema di riconoscimento specifico tra basi.

A∙∙∙∙U     (2 INTERAZIONI)

G∙∙∙∙C

Avvengono sulla catena singola, che ripiegandosi può dare tratti a duplex (anche tra zone molto lontane) transitori perché nel successivo ripiegamento la struttura viene persa. Inoltre la sezione deve sempre essere costante.

I tratti a duplex dell’RNA sono come i COIL, per la presenza di nucleotidi atipici (perché non danno interazioni a ponte idrogeno).