Dobles hélices de ADN paralelas con emparejamiento de bases Watson-Crick: ¿por qué no ocurren? [duplicar]

“Las únicas sugerencias específicas que pude encontrar fueron por el proceso de replicación del ADN y…”

No. La explicación no puede tener nada que ver con la replicación del ADN. Si la estructura no existe, no puedes replicarla, si existe, la Naturaleza desarrollará un mecanismo. (La pregunta SE relacionada, mencionada por @Gilleain, preguntó si aún podría replicarse si fuera paralelo, es decir, usando las enzimas que han evolucionado para el ADN paralelo).

Sé que existen hélices de ADN paralelas...

Aclaremos esto primero. Quizás el ADN dúplex paralelo más extenso, cuya estructura se ha determinado, es el descrito por Parvathy et al. . Las dos hebras paralelas de esto se muestran a continuación:

Deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:

1. Este ADN paralelo (y los ejemplos más cortos que lo precedieron) no es un tramo puro de pares de bases complementarios.
2. Está estabilizado por lo que los autores denominan "abrazaderas CC+" en cada extremo. Uno queda por concluir que sin estos no se formaría el dúplex.
3. Todos los pares de bases complementarios son del tipo AT (en realidad pares de bases inversos de Watson-Crick). Presumiblemente, los pares de bases de GC habrían desestabilizado la estructura.

(Puede inspeccionar esta estructura en tres dimensiones aquí . Elija el estilo y el color 'Regaliz' 'por cadena' y observe la falta de planitud de los tres 'pares' de bases en cada extremo).

Entonces, aunque la pregunta se refiere específicamente a hélices de ADN paralelas con pares de bases de Watson-Crick, debe reconocerse que no se encuentran hélices de ADN paralelas extendidas compuestas de ningún tipo de pares de bases AT y GC complementarios, y la pregunta se aplica igualmente bien a ellos.

"En el diagrama, si volteáramos una de las hebras mientras mantenemos la otra igual, el enlace de hidrógeno aún es posible"

El diagrama en la pregunta es bidimensional ; El ADN es tridimensional . Solo considerando la estructura tridimensional del ADN puede abordar esta pregunta.

Entonces, ¿cómo se haría eso? Se debe considerar la energía libre de estructuras alternativas en el entorno relevante para determinar cuál ocurrirá (es decir, será termodinámicamente más estable).

1. Esto le dirá si las hebras simples de ADN con secuencias paralelas formarán una estructura de doble hebra (ds) o no.

2. Esto le dirá si el ADN ds-paralelo es más o menos energéticamente estable que un ADN ds-antiparalelo. Por lo tanto, incluso si ambos pueden formar (lo que dudo, sin algunas circunstancias especiales *), la energía libre termodinámica más baja del dsDNA antiparalelo les daría a los organismos que lo adoptan una ventaja evolutiva.

¿Y la respuesta a la pregunta?

Parece poco probable que un solo factor sea el responsable o se habría señalado en libros de texto elementales como Berg et al. .

Para responder sería necesario un análisis teórico completo de la estructura o estructuras. Primero, habría que construir un modelo de una estructura paralela propuesta que pudiera acomodar los pares de bases de Watson-Crick. Esto en sí mismo es un problema porque es probable que haya muchas estructuras alternativas. Quizás haya programas de computadora que puedan encontrar la estructura con la energía más baja. Esto se calcularía de la manera clásica, calculando la contribución positiva del enlace de hidrógeno (que depende de la distancia y el ángulo), la interacción iónica, etc.* frente a la contribución negativa de la carga y las repulsiones estéricas.

*¿Etc? El diagrama bidimensional no tiene en cuenta la contribución del apilamiento de bases (¿cómo podría hacerlo?), que contribuye en gran medida a la estabilidad de las hélices de los ácidos nucleicos, ya que el diseño original de la portada de Stryer's Biochemistry es un recordatorio constante: