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D環

鎖定
D環（D-loop），亦稱置換環（displacement loop）是指一個雙鏈DNA的兩條單鏈互相分離，並被另外一條（第三條）核酸鏈隔開的結構。第三條核酸鏈與與之配對的核酸鏈具有互補的鹼基序列。D環區域形成了三鏈DNA結構。正如插圖 [7]  所示，因為這種結構類似於大寫的“D”【被置換的那條DNA鏈像“）”，而新形成的雙鏈像“|”】而得名“D環” [1]  。
中文名
D環
外文名
Displacement loop
別    名
D-loop

目錄

  1. 1 術語釋義
  2. 2 引用示例

D環術語釋義

指DNA雙鏈的局部，由具有互補性單鏈DNA與之結合所產生的環狀結構。當DNA複製開始，在原來的雙鏈中僅一方被新合成的短DNA單鏈被置換的情況下可以見到（為Displacement loop之簡稱）。可通過人工使DNA單鏈結合來製成此結構。由RNA單鏈所產生的類似結構稱為R環。

D環引用示例

線粒體中
1971年，加州理工學院的研究人員發現，生長中的細胞的線粒體中的環形DNA中有一種不長的三鏈接構，他們把這種結構叫做“置換環”（displacement loop）。他們同時發現多出的第三條鏈的鹼基序列和重鏈上對應鹼基序列相同，並與輕鏈以氫鍵結合，而將原先的重鏈“推到了一邊”。之後，又發現第三條鏈為DNA複製過程產生的第一段與輕鏈互補的DNA鏈，且在合成完成後這種狀態通常會維持一段時間 [2]  。
D環結構通常出現在線粒體DNA上的主要非編碼區域。這一區域通常稱為控制區域或D環區域。
線粒體DNA可以兩種方式進行復制，這兩種方式在初始階段都會出現D環 [3]  。第一種方式會先一次性合成與輕鏈互補的DNA鏈的大部分（比如2/3），然後與重鏈互補的DNA鏈的合成才會開始。而在另外一種稍後被發現的途徑中，DNA複製會起始於位置（和上一種方式）不同的一個D環結構，並同時進行兩條DNA鏈的合成 [3-4]  。
D環中的某些序列保守，但高度可變的序列長度更長。另外，已證明D環結構對脊椎動物的進化史的研究有益 [5]  。含有啓動子（使轉錄啓動的DNA序列）的區域緊鄰與DNA複製起始密切相關的D環結構區域 [6]  。
參考資料
  • 1.    Kasamatsu, H., Robberson, D. L., & Vinograd, J. (1971). A novel closed-circular mitochondrial DNA with properties of a replicating intermediate. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 68(9), 2252–2257. https://doi.org/10.1073/pnas.68.9.2252
  • 2.    Doda, J. N., Wright, C. T., & Clayton, D. A. (1981). Elongation of displacement-loop strands in human and mouse mitochondrial DNA is arrested near specific template sequences. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 78(10), 6116–6120. https://doi.org/10.1073/pnas.78.10.6116
  • 3.    Fish, J., Raule, N., & Attardi, G. (2004). Discovery of a major D-loop replication origin reveals two modes of human mtDNA synthesis. Science (New York, N.Y.), 306(5704), 2098–2101. https://doi.org/10.1126/science.1102077
  • 4.    Holt, I. J., Lorimer, H. E., & Jacobs, H. T. (2000). Coupled leading- and lagging-strand synthesis of mammalian mitochondrial DNA. Cell, 100(5), 515–524. https://doi.org/10.1016/s0092-8674(00)80688-1
  • 5.    Larizza, A., Pesole, G., Reyes, A., Sbisà, E., & Saccone, C. (2002). Lineage specificity of the evolutionary dynamics of the mtDNA D-loop region in rodents. Journal of molecular evolution, 54(2), 145–155. https://doi.org/10.1007/s00239-001-0063-4
  • 6.    Chang, D. D., & Clayton, D. A. (1985). Priming of human mitochondrial DNA replication occurs at the light-strand promoter. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 82(2), 351–355. https://doi.org/10.1073/pnas.82.2.351
  • 7.    Nicholls, T. J., & Minczuk, M. (2014). In D-loop: 40 years of mitochondrial 7S DNA. Experimental gerontology, 56, 175–181. https://doi.org/10.1016/j.exger.2014.03.027