Các DNA mạch vòng sợi
kép và sợi đơn

Kể từ sau khám phá quan trọng của Watson và Crick, cho đến nay không
những đã phát hiện thêm các dạng DNA xoắn phải và xoắn trái, mà trên thực
tế còn có các bộ gene được tổ chức theo những thể thức khác, đó là:
DNA sợi kép dạng vòng có mặt ở hầu hết các bộ gene prokaryote, bộ gene
một số virus và bộ gene tế bào chất của các tế bào eukaryote (các phân tử
DNA ty thể và lạp thể); DNA sợi đơn vòng của một số virus ký sinh ở vi
khuẩn; và bộ gene RNA của nhiều virus ký sinh ở các thực vật và động vật.
Đáng kể là các virus RNA gây ung thư, HIV/AIDS và các virus thuộc họ
corona gây viêm phổi cấp (SARS) với nhiều biến thể có khả năng lây lan
sang nhiều vật chủ khác nhau và có nguy cơ làm xuất hiện nạn đại dịch trên
phạm vi toàn cầu hiện nay.
* Thảo luận thêm về các bậc cấu trúc của các nucleic acid:
1- Cấu trúc bậc một của nucleic acid là các chuỗi polynucleotide;
2- Cấu trúc bậc hai của các nucleic acid được sinh ra bởi hai loại tương tác
không phải đồng hoá trị: sự kết cặp base (base pairing) và sự co cụm base
(base stacking). Sự kết cặp base liên quan với các liên kết hydro và là lực
chiếm ưu thế khiến cho các sợi nucleic acid kết hợp với nhau, nhưng cấu trúc
được giữ ổn định bằng các tương tác hydrophobic giữa các base kề sát nhau
mang lại bằng các điện tử pi (p) trong các vòng. Các mối tương tác p-p này
được mô tả như là các lực kéo co cụm base. Cấu trúc bậc hai của DNA được
đặc trưng bằng sự kết cặp base giữa các phân tử để sinh ra các phân tử sợi
kép hay sợi đôi (double-stranded or duplex; ký hiệu là dsDNA). Các cấu trúc
bậc hai trong RNA, vốn tồn tại nguyên thuỷ ở dạng sợi đơn (single-stranded
form), nói chung phản ảnh các mối tương tác base nội trong phân tử.
* Trong cấu trúc của các chuỗi xoắn kép DNA, quan trọng nhất là sự kết cặp
base bổ sung (complementary base pairing) A-T và G-C. Các cặp base
Watson-Crick này (Watson-Crick base pairs) tạo thành cơ sở của hầu hết các
tương tác cấu trúc bậc hai trong các nucleic acid, cũng như giải thích cho các

khởi điểm tái bản).
* Cấu trúc bậc hai trong RNA và DNA không thuộc dạng sợi đôi: Trong
RNA và các vùng DNA sợi đơn, cấu trúc bậc hai được xác định bằng sự kết
cặp base nội phân tử. Cấu trúc bậc hai trong RNA đóng vai trò chính yếu
trong biểu hiện gene và điều hoà của nó. Ví dụ: sự kết cặp base giữa rRNA và
mRNA kiểm soát việc khởi đầu tổng hợp protein; sự kết cặp base giữa tRNA
và mRNA xảy ra trong dịch mã; các cấu trúc kẹp tóc trong RNA (RNA
hairpin loop) và các vòng thân (stem loops) kiểm soát sự kết thúc phiên mã,
hiệu quả dịch mã và sự ổn định của mRNA; và sự kết cặp base RNA-RNA
cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tách bỏ các intron.
3- Cấu trúc bậc ba của các nucleic acid phản ảnh các mối tương tác góp phần
kiến thiết toàn bộ hình dáng ba chiều của DNA và RNA. Điều này bao gồm
các tương tác giữa các yếu tố cấu trúc bậc hai khác nhau, các mối tương tác
giữa các sợi đơn và các yếu tố cấu trúc bậc hai, và các đặc điểm hình thể của
các nucleic acid.
* Các tương tác sợi bậc ba trong DNA: Trong DNA, các mối tương tác bậc
ba có liên quan tới sự tương tác giữa các sợi đơn với các sợi đôi hoặc tương
tác giữa các sợi đôi với các sợi đôi, kết quả là tạo thành các cấu trúc bộ ba và
bốn sợi (triple and quadruple strand structures). Các guanine có thể hình
thành các bộ bốn base (base tetrads), và các DNA chứa các loạt gốc guanine
có thể tạo thành các cấu trúc bộ bốn mà từ đó có thể góp phần vào cấu trúc
telomere . Ví dụ, DNA dạng H là một dạng của DNA bộ ba sợi nội phân tử
xuất hiện trong các đoạn bắt cặp homopurine/homopyrimidine và có liên
quan các cặp base Hoogsteen. Bây giờ ta hãy hình dung các cấu trúc bậc ba
được gọi là các vòng R (R-loop) tạo thành khi RNA được phiên mã từ DNA
sợi kép được cố định tại chỗ (in situ), xảy ra chẳng hạn trong khi mồi hoá cho
tái bản ở plasmid ColE1. Các cấu trúc bậc ba bốn sợi, các chỗ nối trong mô
hình Holliday, cũng hình thành trong khi tái tổ hợp .
* Các tương tác sợi bậc ba trong RNA: Việc RNA cuộn lại thành các cấu trúc
phức tạp có dính dáng tới các tương tác bậc ba giữa các sợi, các vòng (loops)