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LA CURVATURA DEL DNA
Immaginiamo un recinto di un giardino come rappresentato in figura. Se imponiamo un angolo tra
un elemento e l’altro che lo compongono in modo che si divergano all’esterno e convergano verso
l’interno del giardino, il recinto si curverà gradualmente.
La stessa cosa accade al DNA con variazioni dell’angolo di roll: un angolo che apre le basi verso il
solco minore (roll positivo) o verso il solco maggiore (roll negativo) curva la doppia elica in una
direzione o nell’altra, rispetto al suo asse longitudinale. Come si vede in figura la stessa curvatura
(90°) può essere ottenuta con un angolo molto accentuato (45°) in due posizioni (caso a); oppure
con una variazione più piccola di segno opposto ogni 5 coppie di basi (caso b); o ancora con
variazioni ridotte e consecutive dello stesso segno (caso c) o infine con una variazione periodica di
piccola entità (caso d).
E’ importante notare che per ottenere una curva coerente nella stessa direzione le basi devono
aprirsi sempre dalla stessa parte. Quindi le variazioni di roll devono avere lo stesso segno ogni
periodo di elica, circa ogni 10 coppie di basi (quando il solco maggiore o minore si trovano dalla
stessa parte della doppia elica) e segno opposto ogni mezzo periodo (circa 5 basi). Infatti ogni 5 basi
il solco maggiore sostituisce il solco minore dalla stessa parte della doppia elica e quindi il segno
del roll deve cambiare per continuare a piegare nella stessa direzione.
Alcuni dinucleotidi, come ad esempio AA/TT, secondo quanto abbiamo visto in precedenza hanno
la tendenza a esibire valori di roll intorno a 0° o comunque piccoli. Altri dinucleotidi, come ad
esempio GC/GC, hanno una spiccata preferenza per valori di roll alti e positivi. Nel caso che una
proteina imponga al DNA una curvatura ci si aspetta quindi di trovare questi motivi in punti diversi
della curvatura: le sequenze AA/TT avranno maggiore probabilità di disporsi nei punti a basso roll
(ad esempio dove il solco minore è all’interno della curvatura) e le sequenze GC nei punti ad alto
roll positivo (che aprono il solco minore), ad esempio dove il solco minore guarda l’esterno della
curvatura.
Nel 1986 il gruppo di A.A. Travers a Cambridge purificò e sequenziò diverse popolazioni di DNA
nucleosomale di cellule eucariotiche. Le sequenze di questo DNA, sottoposto ad una curvatura
piuttosto accentuata, mostrò una spiccata tendenza delle coppie AA/TT o GC/GC a disporsi con una
periodicità intorno a 10 coppie di basi ed in opposizione di fase tra loro proprio a confermare
questa ipotesi.