Структура Холлидея
Структу́ра Холлиде́я[1] (англ. Holliday junction) — структура из четырёх цепей нуклеиновых кислот, соединённых друг с другом водородными связями с образованием четырёх двуцепочечных ветвей. Эти ветви могут принимать несколько различных конформаций в зависимости от концентрации солей в окружающем буферном растворе и последовательности нуклеотидов, располагающихся в непосредственной близости от точки соединения. Структура названа в честь английского молекулярного биолога Робина Холлидея[англ.], который предположил её существование в 1964 году.
В живых клетках структуры Холлидея являются важными промежуточными соединениями, возникающими при процессах генетической рекомбинации и репарации двуцепочечных разрывов. Как правило, эти структуры имеют симметричные последовательности нуклеотидов и потому обладают некоторой мобильностью, то есть отдельные двуцепочечные ветви могут скользить с сохранением структуры соединения и паттерна спаривания азотистых оснований. Структуры из четырёх цепей, похожие на структуры Холлидея, также обнаруживаются в некоторых молекулах РНК.
Неподвижные структуры Холлидея с несимметричными последовательностями, которые фиксируют структуру в строго определённом положении, были созданы искусственно с целью изучения их структуры как модели природных структур Холлидея. Позднее такие структуры нашли применение в качестве основных строительных структурных блоков в ДНК-нанотехнологиях: несколько структур Холлидея могут быть собраны в единую конструкцию с определённой геометрией, образуя молекулы с высокой степенью структурной жёсткости.
Структуры Холлидея могут существовать в виде различных конформационных изомеров (конформеров), различающихся способами коаксиального стэкинга[англ.] между четырьмя двуцепочечными ветвями. Коаксиальный стэкинг заключается в склонности тупых концов в структурах нуклеиновых кислот к связыванию друг с другом посредством связывания выставленных наружу азотистых оснований. Существуют три различных конформера, различающихся стэкингом: форма, лишённая коаксиального стэкинга, и две формы с коаксиальным стэкингом. Форма без стэкинга преобладает в отсутствие катионов двухвалентных металлов, например, Mg2+, в силу электростатического отталкивания отрицательно заряженных остовов цепей. В присутствии уже хотя бы 0,1 мМ Mg2+ электростатическое отталкивание нейтрализуется, и преобладают структуры со стэкингом[2].
Формы, лишённые стэкинга, имеют почти плоскую квадратную структуру. Конформеры со стэкингом состоят из двух двуцепочечных доменов, расположенных под углом 60° по правилу правой руки. Две из четырёх цепей (по одной из каждого домена) сохраняют спиральную структуру, а две другие переходят из одного домена в другой антипараллельным[англ.] образом[2].
