¿Por qué el círculo exterior del ADN mitocondrial humano es 'pesado', mientras que el círculo interior es 'ligero'?

La hebra pesada es literalmente más pesada que la hebra ligera. La primera, o al menos una de las primeras, observaciones de este fenómeno fue en este documento:

Corneo G, Zardi L, Polli E. 1968. ADN mitocondrial humano. J Mol Biol 36(3):419-423.

Demostraron que el ADN mitocondrial desnaturalizado alcalino se separa en dos bandas tras la ultracentrifugación en un gradiente de cloruro de cesio:

El ADN mitocondrial humano cuando se centrifuga en CsCl alcalino en la ultracentrífuga analítica se divide en dos bandas que muestran densidades de 1,727 g/cm ³ y 1,766 g/cm ³ , respectivamente. Las dos bandas que aparecen en el gradiente alcalino corresponden a las hebras complementarias del ADN mitocondrial humano con diferente relación GT/CA... Sin embargo, cuando una mezcla equimolar de ellas se renaturaliza calentando a 65°C durante cinco horas en 2X SSC, se obtiene una sola banda con una densidad muy cercana a la del ADN nativo. El último experimento indica claramente que las dos bandas corresponden a las cadenas complementarias que muestran un sesgo en la composición de la base.

La diferencia en la masa molar (M) se debe a un mayor contenido de purina (Pu) en la hebra pesada (que es más pesada que las pirimidinas). Esto se puede ver al tabular la composición de bases de la secuencia RefSeq del ADN mitocondrial humano :

               A      T      G      C      Pu(%)   M(kDa)
Light Strand   5124   4094   2169   5181   44      5063
Heavy Strand   4094   5124   5181   2169   56      5174

R script si alguien está interesado:

#uses Biostrings
light = readDNAStringSet("mtDNA.fasta")
heavy = complement(light)

comp = function(seq) {
  ll = as.list(alphabetFrequency(seq)[1, c("A", "T", "G", "C")])
  ll["%Pu"] = with(ll, (A + G) / (A + T + G + C)) * 100
  ll["M(kDa)"] = with(ll, (A * 313.2) + (T * 304.2) + (G * 329.2) + (C * 289.2) + 79.0) / 1000
  return(ll)
}

comp(light)
comp(heavy)