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Visualizing transient Watson-Crick-like mispairs in DNA and RNA duplexes

机译：可视化DNA和RNA双链体中的瞬时Watson-Crick样错配

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Rare tautomeric and anionic nucleobases are believed to have fundamental biological roles, but their prevalence and functional importance has remained elusive because they exist transiently, in low abundance, and involve subtle movements of protons that are difficult to visualize. Using NMR relaxation dispersion, we show here that wobble dG·dT and rG·rU mispairs in DNA and RNA duplexes exist in dynamic equilibrium with short-lived, low-populated Watson-Crick-like mispairs that are stabilized by rare enolic or anionic bases. These mispairs can evade Watson-Crick fidelity checkpoints and form with probabilities (10~(-3) to 10~(-5)) that strongly imply a universal role in replication and translation errors. Our results indicate that rare tautomeric and anionic bases are widespread in nucleic acids, expanding their structural and functional complexity beyond that attainable with canonical bases.%DNA的传统氢键视图是一种静态表述，不能反映该分子的实际动态。事实上，DNA核碱基是在不断发生瞬时改变的，这种改变一直rn难以进行量化和可视化。Hashim Al-Hashimi及同事利用核磁共振对这些瞬变形式进行了表征。他们的数据表明，这些形式存在于高到足以影响复制和翻译的保真度的层面上。具体来说，他们发现，DNA和RNA双螺旋中非经典的dG·T和rG·U"摇晃"错配会瞬变成经典的"Watson-Crick-like"错配，后者会被罕见的烯醇互变异构和阴离子碱基稳定。
机译：罕见的互变异构和阴离子核碱基具有基本的生物学作用，但是它们的普遍性和功能重要性仍然难以捉摸，因为它们以低丰度瞬时存在，并且涉及质子的细微运动，很难观察到。使用核磁共振弛豫分散，我们在这里显示DNA和RNA双链体中的摆动dG·dT和rG·rU错配对以动态平衡存在，且存在短暂的，低密度的Watson-Crick样错配对，并通过稀有的烯醇或阴离子碱稳定。这些错误配对可以规避Watson-Crick保真度检查点并以概率（10〜（-3）至10〜（-5））形成，这很可能暗示了复制和翻译错误中的普遍作用。我们的研究结果表明，罕见的互变异构和阴离子碱基在核酸中广泛存在，其结构和功能复杂性超出了标准碱基所能达到的范围。 Hashim Al-Hashimi和同事利用核磁共振对这些瞬变形式进行了表征。具体来说，他们发现，DNA和RNA双螺旋中非经典的dG·T和rG·U“摇晃”错配会瞬变成经典的“ Watson-Crick-like”错配，经常会被罕见的烯醇互变异构体和杂质取代稳定。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2015年第7543期|315-320A1|共7页
  • 作者

    Isaac J. Kimsey; Katja Petzold; Bharathwaj Sathyamoorthy; Zachary W. Stein; Hashim M. Al-Hashimi;

  • 作者单位

    Department of Biochemistry and Chemistry, Duke University Medical Center, Durham, North Carolina 27710, USA;

    Department of Medical Biochemistry and Biophysics, Karolinska Institute, SE-171 77 Stockholm, Sweden;

    Department of Biochemistry and Chemistry, Duke University Medical Center, Durham, North Carolina 27710, USA;

    Biophysics, University of Michigan, Ann Arbor, Michigan 48109, USA;

    Department of Biochemistry and Chemistry, Duke University Medical Center, Durham, North Carolina 27710, USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
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