IL DNA A E IL DNA Z

Si ritiene che il DNA delle cellule sia presente principalmente nella forma B (DNA B), in realtà è stato scoperto che le molecole di DNA contenute nelle cellule non sono tutte uniformi in struttura, di conseguenza le caratteristiche conformazionali della doppia elica possono differire da quelle descritte nella forma B del DNA. La presenza di diverse conformazioni è dovuto al fatto che i residui nucleotidici hanno una certa flessibilità strutturale il che permette il crearsi di forme leggermente diverse. Le variazioni che si verificano ovviamente non alterano le proprietà che caratterizzano la molecola del DNA, quali complementarietà tra le catene, la struttura antiparallela e l'appaiamento della basi. Quindi l'adenina si appaia sempre con la timina e la guanina sempre con la citosina. Sono state rilevate varie varianti della molecola di DNA tra cui le più famose, sono le forme definite DNA A e DNA Z. La forma Z (vd immagine sopra l'ultima a destra) è caratterizzata dall'avere una struttura radicalmente diversa dalla forma B, la prima differenza più evidente è la rotazione in senso sinistrorso; inoltre invece di 10,5 vi sono circa 12 coppie di basi per ogni giro dell'elica, la struttura appare molto sottile e allungata, inoltre il solco maggiore è appena accennato con la scalanatura minore molto stretta e profonda. Lo scheletro covalente assume per finire un andamento a zig-zag da cui deriva il nome DNA Z. E' stato dimostrato che alcune sequenze nucleotidiche si ripiegano nella forma Z molto più facilmente di altre, in particolare sequenze che contengono un'alternanza di guanina e citosina oppure di 5-metilcitosina e guanina. Come abbiamo accennato prima, i nucleotidi possiedono una certa flessibilità strutturale, questo è dovuto anche a costrizioni di tipo sterico; infatti per le basi puriniche nei nucleotidi sono permesse solo due conformazioni definite sin e anti rispetto alle molecole di ribosio a cui sono legate. Le pirimidine, invece, come la citosina e la timina sono presenti, in genere, nella conformazione anti a causa di interferenze di tipo sterico tra l'atomo di ossigeno del ribosio e l'ossigeno carbonilico della base azotata. Le sequenze nucleotidiche che presentano un elevata alternanza di citosina e guanina si ripiegano più facilmente nella forma Z, con i residui di purina proprio perchè devono saltare dalla forma sin alternandosi con i residui di pirimidina nella forma anti.

La forma A del DNA invece è favorita in soluzioni povere d'acqua, ha sempre una struttura elicoidale destrorsa, ma ha un diametro più largo rispetto alla doppia elica del DNA B e il numero di coppie di basi per giro dell'elica è di 11 e non 10,5 come osservato nella forma B. Inoltre il piano delle coppie di basi è inclinato di 20° rispetto all'asse dell'elica, ne consegue che la scalanatura maggiore risulta più profonda e la scalanatura minore meno profonda. I legami glicosidici inoltre sono di tipo anti ma l'unità di deossiribosio assume una struttura differente. Infatti nel DNA A il C-2' è fuori dal piano (anti) formato da altri quattro atomi dell'anello furanosico e viene detto C-2' ENDO. Nel DNA B è il C-3' ad essere fuori dal piano. La disposizione C-3' ENDO fa assumere alla coppia di basi un angolo di 19° rispetto alla perpendicolare dell'elica.