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Motivo estructural

En una molécula biológica con forma de cadena , como una proteína o un ácido nucleico , un motivo estructural es una estructura tridimensional común que aparece en una variedad de moléculas diferentes y evolutivamente no relacionadas. [1] Un motivo estructural no tiene que estar asociado con un motivo de secuencia ; puede estar representado por secuencias diferentes y completamente no relacionadas en diferentes proteínas o ARN.

En los ácidos nucleicos

Dependiendo de la secuencia y otras condiciones, los ácidos nucleicos pueden formar una variedad de motivos estructurales que se cree que tienen importancia biológica.

Tallo-bucle
El apareamiento intramolecular de bases en forma de tallo-bucle es un patrón que puede ocurrir en el ADN monocatenario o, más comúnmente, en el ARN. [2] La estructura también se conoce como horquilla o bucle de horquilla. Se produce cuando dos regiones de la misma cadena, generalmente complementarias en la secuencia de nucleótidos cuando se leen en direcciones opuestas, se aparean para formar una doble hélice que termina en un bucle no apareado. La estructura resultante es un componente fundamental de muchas estructuras secundarias del ARN.
ADN cruciforme
El ADN cruciforme es una forma de ADN no B que requiere al menos una secuencia de 6 nucleótidos de repeticiones invertidas para formar una estructura que consiste en un tallo, un punto de ramificación y un bucle en forma de cruciforme, estabilizado por superenrollamiento de ADN negativo . [3] Se han descrito dos clases de ADN cruciforme: plegado y desplegado.
G-cuadrúplex
Las estructuras secundarias G-cuadrúplex (G4) se forman en los ácidos nucleicos mediante secuencias ricas en guanina . [4] Tienen forma helicoidal y contienen tétradas de guanina que pueden formarse a partir de una, [5] dos [6] o cuatro cadenas. [7]
Bucle D
Un bucle de desplazamiento o bucle D es una estructura de ADN en la que las dos hebras de una molécula de ADN de doble cadena están separadas por un tramo y se mantienen separadas por una tercera hebra de ADN. [8] Un bucle R es similar a un bucle D, pero en este caso la tercera hebra es ARN en lugar de ADN. [9] La tercera hebra tiene una secuencia de bases que es complementaria a una de las hebras principales y se empareja con ella, desplazando así la otra hebra principal complementaria en la región. Dentro de esa región, la estructura es, por tanto, una forma de ADN de triple cadena . Un diagrama en el artículo que presenta el término ilustra el bucle D con una forma parecida a una "D" mayúscula, donde la hebra desplazada forma el bucle de la "D". [10]

En las proteínas

En las proteínas, un motivo estructural describe la conectividad entre elementos estructurales secundarios. Un motivo individual generalmente consta de solo unos pocos elementos, por ejemplo, el motivo "hélice-giro-hélice" que tiene solo tres. Tenga en cuenta que, si bien la secuencia espacial de elementos puede ser idéntica en todas las instancias de un motivo, pueden estar codificados en cualquier orden dentro del gen subyacente . Además de los elementos estructurales secundarios, los motivos estructurales de las proteínas a menudo incluyen bucles de longitud variable y estructura no especificada. Los motivos estructurales también pueden aparecer como repeticiones en tándem .

Horquilla beta
Extremadamente común. Dos cadenas beta antiparalelas conectadas por un giro apretado de unos pocos aminoácidos entre ellas.
Clave griega
Cuatro hebras beta, tres conectadas por horquillas y la cuarta doblada sobre la parte superior.
Bucle omega
Un bucle en el que los residuos que forman el principio y el final del bucle están muy próximos entre sí. [11]
Hélice-bucle-hélice
Consiste en hélices alfa unidas por un tramo en bucle de aminoácidos. Este motivo se observa en los factores de transcripción.
Dedo de zinc
Dos cadenas beta con un extremo de hélice alfa doblado para unirse a un ion de zinc . Importante en las proteínas que se unen al ADN.
Hélice-vuelta-hélice
Dos hélices α unidas por una cadena corta de aminoácidos y que se encuentran en muchas proteínas que regulan la expresión genética. [12]
Nido
Extremadamente común. Tres residuos de aminoácidos consecutivos forman una concavidad que une aniones. [13]
Nicho
Extremadamente común. Tres o cuatro residuos de aminoácidos consecutivos forman una estructura de unión a cationes. [14]

Véase también

Referencias

  1. ^ Johansson, MU (23 de julio de 2012). "Definición y búsqueda de motivos estructurales utilizando DeepView/Swiss-PdbViewer". BMC Bioinformatics . 13 (173): 173. doi : 10.1186/1471-2105-13-173 . PMC  3436773 . PMID  22823337.
  2. ^ Bolshoy, Alexander (2010). Agrupamiento genómico: de los modelos lingüísticos a la clasificación de textos genéticos. Springer. pág. 47. ISBN 9783642129513. Recuperado el 24 de marzo de 2021 .
  3. ^ Shlyakhtenko LS, Potaman VN, Sinden RR, Lyubchenko YL (julio de 1998). "Estructura y dinámica de los cruciformes de ADN estabilizados por superenrollamiento". J. Mol. Biol . 280 (1): 61–72. CiteSeerX 10.1.1.555.4352 . doi :10.1006/jmbi.1998.1855. PMID  9653031. 
  4. ^ Routh ED, Creacy SD, Beerbower PE, Akman SA, Vaughn JP, Smaldino PJ (marzo de 2017). "Un enfoque de afinidad de ADN G-quadruplex para la purificación de G4 Resolvasa1 enzimáticamente activa". Journal of Visualized Experiments . 121 (121). doi :10.3791/55496. PMC 5409278 . PMID  28362374. 
  5. ^ Largy E, Mergny JL, Gabelica V (2016). "Capítulo 7. Función de los iones de metales alcalinos en la estructura y estabilidad de los ácidos nucleicos G-Quadruplex". En Astrid S, Helmut S, Roland KO S (eds.). Los iones de metales alcalinos: su función en la vida (PDF) . Iones metálicos en las ciencias de la vida. Vol. 16. Springer. págs. 203–258. doi :10.1007/978-3-319-21756-7_7. ISBN 978-3-319-21755-0. Número de identificación personal  26860303.
  6. ^ Sundquist WI, Klug A (diciembre de 1989). "El ADN telomérico se dimeriza mediante la formación de tétradas de guanina entre bucles de horquilla". Nature . 342 (6251): 825–9. Bibcode :1989Natur.342..825S. doi :10.1038/342825a0. PMID  2601741. S2CID  4357161.
  7. ^ Sen D, Gilbert W (julio de 1988). "Formación de complejos paralelos de cuatro cadenas por motivos ricos en guanina en el ADN y sus implicaciones para la meiosis". Nature . 334 (6180): 364–6. Bibcode :1988Natur.334..364S. doi :10.1038/334364a0. PMID  3393228. S2CID  4351855.
  8. ^ DePamphilis, Melvin (2011). Duplicación del genoma. Garland Science, Taylor & Francis Group, LLC. pág. 419. ISBN 9780415442060. Recuperado el 24 de marzo de 2021 .
  9. ^ Al-Hadid, Qais (1 de julio de 2016). "R-loop: un regulador emergente de la dinámica de la cromatina". Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai) . 48 (7): 623–31. doi : 10.1093/abbs/gmw052 . PMC 6259673. PMID  27252122 . 
  10. ^ Kasamatsu, H.; Robberson, DL; Vinograd, J. (1971). "Un nuevo ADN mitocondrial circular cerrado con propiedades de un intermediario replicante". Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 68 (9): 2252–2257. Bibcode :1971PNAS...68.2252K. doi : 10.1073/pnas.68.9.2252 . PMC 389395 . PMID  5289384. 
  11. ^ Hettiarachchy, Navam S (2012). Proteínas y péptidos alimentarios: química, funcionalidad, interacciones y comercialización. CRC Press Taylor & Francis Group. pág. 16. ISBN 9781420093421. Recuperado el 24 de marzo de 2021 .
  12. ^ Dubey, RC (2014). Biotecnología avanzada. S Chand Publishing. pág. 505. ISBN 978-8121942904. Recuperado el 24 de marzo de 2021 .
  13. ^ Milner-White, E. James (26 de septiembre de 2011). "Capacidades funcionales de los primeros péptidos y el surgimiento de la vida". Genes . 2 (4): 674. doi : 10.3390/genes2040671 . PMC 3927598 . PMID  24710286. 
  14. ^ Milner-White, E. James (26 de septiembre de 2011). "Capacidades funcionales de los primeros péptidos y el surgimiento de la vida". Genes . 2 (4): 678. doi : 10.3390/genes2040671 . PMC 3927598 . PMID  24710286. 

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