Complementariteit (moleculaire biologie)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Naar navigatie springen Naar zoeken springen
Complementaire stikstofbasen (cytosine en guanine), verbonden door waterstofbruggen, aangegeven met stippellijntjes.
Complementaire stikstofbasen (cytosine en guanine), verbonden door waterstofbruggen, aangegeven met stippellijntjes.
Complementaire stikstofbasen (adenine en thymine), verbonden door waterstofbruggen, aangegeven met stippellijntjes.
Complementaire stikstofbasen (adenine en thymine), verbonden door waterstofbruggen, aangegeven met stippellijntjes.

Complementariteit verwijst naar de mogelijkheid van een nucleïnezuur om bepaalde nucleotiden onderling te verbinden door middel van waterstofbruggen; het is de overeenstemming tussen twee nucleïnezuren die basenparing mogelijk maakt. In de natuur is complementariteit het basisprincipe van DNA-replicatie, transcriptie en translatie, omdat het zorgt dat DNA- of RNA-ketens antiparallel tegen elkaar worden uitgelijnd.[1] Van de nucleotiden op elke positie in de sequentie zegt men dat ze complementair zijn aan elkaar. In dubbelstrengs DNA gaat het hierbij om de verbinding van purines (adenine en guanine) met pyrimidines (thymine, cytosine en uracil in RNA). Door middel van complementariteit blijft genetische informatie gericht in stand.

De mate van complementariteit tussen twee nucleïnezuurketens kan variëren. Volledige complementariteit (elke nucleotide ligt tegenover een complementaire nucleotide) doet zich, door het voorkomen van mutaties, zelden voor in organismen. DNA-reparatie en andere regulerende mechanismen in nucleïnezuren zijn gebaseerd op complementaire basenparen. In de biotechnologie maakt men ook gebruikt van het principe van complementariteit. Met behulp van het enzym reverse-transcriptase kan langs een mRNA-keten (een gen) enkelstrengs DNA worden gevormd,[a] die men opslaat in cDNA-bibliotheken. Hoewel complementariteit meestal wordt gezien tussen twee afzonderlijke ketens van DNA of RNA, is het ook mogelijk dat een sequentie interne complementariteit heeft (zelfcomplementariteit). Dit kan tot gevolg hebben dat een nucleïnezuur met zichzelf gaat basenparen zodat het in lokale elementen wordt opgevouwen. Dit speelt met name een rol bij RNA-moleculen.

Zelfcomplementariteit[bewerken]

Een enkelstrengs nucleïnezuur kan twee of meer sequenties bevatten waarvan de nucleotiden complementair zijn aan elkaar. In een dergelijke situatie is het mogelijk dat de complementaire nucleotiden onderling waterstofbruggen vormen, zodat de keten zichzelf opvouwt. Het nucleïnezuur wordt dan lokaal dubbelstrengs. Afhankelijk van hoe dicht de complementaire sequenties bij elkaar liggen, kan de streng haarspeldlussen, uitstulpingen of interne lussen vormen.[2] Dergelijke structuren komen vaker voor bij RNA dan bij DNA, omdat DNA van nature dubbelstrengs is en omdat RNA de nucleotide uracil bevat die met guanine kan basenparen.

Moleculen als tRNA bevatten een aantal verschillende zelfcomplementaire sequenties waardoor een secundaire structuur tot stand komt (lokale helices). Deze ruimtelijke vorm is nodig om de functie van tRNA als aminozuurtransporteur (bij de translatie) goed uit te voeren. Ook ribozymen, die katalytische activiteit vertonen, vouwen zich op basis van zelfcomplementariteit. Het feit dat nucleïnezuren deze eiwit-achtige eigenschappen kunnen hebben, is een belangrijk argument voor de RNA-wereld.

Zie ook[bewerken]