mini|Schematische Darstellung einer D-Loop; die Doppelwendel der DNA ist nur teilweise gezeigt. Eine D-Loop (synonym VerdrängungsschleifeKatharina Munk: Taschenlehrbuch Biologie: Genetik. Georg Thieme Verlag, 2010, ISBN 978-3-131-68621-3 (). von engl. displacement loop) ist eine Form der Sekundärstrukturen von DNA. Sie kommt vorübergehend bei der DNA-Reparatur, bei Telomeren und bei der DNA-Replikation von mtDNA vor.

Eigenschaften Die D-Loop besteht aus einer doppelsträngigen DNA und einer einzelsträngigen DNA oder RNA mit komplementärer Sequenz zu einem der beiden DNA-Stränge. Durch die Einlagerung des dritten Stranges wird einer der beiden DNA-Stränge abschnittsweise verdrängt.

DNA-Reparatur In einer Form der DNA-Reparatur, der Reparatur durch homologe Rekombination bildet die D-Loop einen Übergangszustand. In Bakterien wird eine D-Loop durch RecA erzeugt, die anschließend durch eine Resolvase einzelsträngig gespalten wird.D. Kidane, S. Ayora, J. B. Sweasy, P. L. Graumann, J. C. Alonso: The cell pole: the site of cross talk between the DNA uptake and genetic recombination machinery. In: Critical reviews in biochemistry and molecular biology. Band 47, Nummer 6, 2012 Nov-Dec, S. 531–555, , PMID 23046409, .T. Shibata, T. Nishinaka, T. Mikawa, H. Aihara, H. Kurumizaka, S. Yokoyama, Y. Ito: Homologous genetic recombination as an intrinsic dynamic property of a DNA structure induced by RecA/Rad51-family proteins: a possible advantage of DNA over RNA as genomic material. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 98, Nummer 15, Juli 2001, S. 8425–8432, , PMID 11459985, . In Säugetieren sind die Proteine RPA (ein Einzelstrang-bindendes Protein) sowie Rad52, das wiederum Rad51 bindet, an der Bildung der D-Loop beteiligt.K. A. Bernstein, S. Gangloff, R. Rothstein: The RecQ DNA helicases in DNA repair. In: Annual review of genetics. Band 44, 2010, S. 393–417, , PMID 21047263, .

Telomere Bei der Replikation der Telomere wird an ihrem Ende eine lassoartige Struktur ausgebildet, die als T-loop bezeichnet wird und eine D-Loop beinhaltet.J. D. Griffith, L. Comeau, S. Rosenfield, R. M. Stansel, A. Bianchi, H. Moss, T. de Lange: Mammalian telomeres end in a large duplex loop. In: Cell. Band 97, Nummer 4, Mai 1999, S. 503–514, PMID 10338214. Die T-Loop schützt die Enden der Telomere vor einem Abbau durch Exonukleasen.C. W. Greider: Telomeres do D-loop-T-loop. In: Cell. Band 97, Nummer 4, Mai 1999, S. 419–422, PMID 10338204. Bei der T-Loop stammt der dritte Strang von einem 3'-Überhang am Ende der doppelsträngigen DNA (dsDNA), die sich stromaufwärts zwischen den Doppelstrang drängt und somit die Lassoform ausbildet.Lalit M. Srivastava: Plant Growth and Development. Academic Press, 2002, ISBN 978-0-080-51403-1, S. 87. An die Telomere bindet Shelterin.Thomas D. Pollard: Cell Biology E-Book. Elsevier Health Sciences, 2016, ISBN 978-0-323-40002-2, S. 120.

mtDNA In mitochondrialer DNA (mtDNA) liegt die D-Loop von etwa 660 bp (Basenpaaren) stromabwärts direkt nach dem L-Strang-Promotor (mit circa 440 bp).Rolf Knippers: Molekulare Genetik. Georg Thieme Verlag, 2006, ISBN 978-3-134-77009-4, S. 460 ().D. D. Chang, D. A. Clayton: Priming of human mitochondrial DNA replication occurs at the light-strand promoter. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 82, Nummer 2, Januar 1985, S. 351–355, PMID 2982153, . Die D-Loop liegt in der mtDNA-Kontrollregion. L-Strang-Promotor und D-Loop bilden einem Bereich des Replikationsursprungs der mtDNA, der als Hauptkontrollregion bezeichnet wird und etwa 1100 Basenpaare lang ist.Roberto Scatena: Advances in Mitochondrial Medicine. Springer Science & Business Media, 2012, ISBN 978-9-400-72869-1, S. 42 (). Die D-Loop wird hier dauerhaft aus dsDNA mit einem DNA-verlängerten RNA-Primer (7S-DNA) gebildet.T. J. Nicholls, M. Minczuk: In D-loop: 40 years of mitochondrial 7S DNA. In: Experimental Gerontology. Band 56, August 2014, S. 175–181, , PMID 24709344.

Anwendungen Innerhalb der Hauptkontrollregion der mtDNA liegen zwei hypervariable Regionen, die im Zuge einer Erstellung eines phylogenetischen Baums durch DNA-Sequenzierung der D-Loop ermittelt werden können.A. Larizza, G. Pesole, A. Reyes, E. Sbisà, C. Saccone: Lineage specificity of the evolutionary dynamics of the mtDNA D-loop region in rodents. In: Journal of molecular evolution. Band 54, Nummer 2, Februar 2002, S. 145–155, , PMID 11821908. In den hypervariablen Regionen ist die Mutationsrate etwa 200- bis 400-fach höher als bei DNA aus dem Zellkern.H. Li, D. Liu, J. Lu, Y. Bai: Physiology and pathophysiology of mitochondrial DNA. In: Advances in Experimental Medicine and Biology. Band 942, 2012, S. 39–51, , PMID 22399417, . Neben der Sequenzierung von Y-Chromosomen ist die Sequenzierung der D-Loop eine der häufigst verwendeten Methoden zur Bestimmung von Verwandtschaftsgraden beim Menschen.S. Kundu, S. K. Ghosh: Trend of different molecular markers in the last decades for studying human migrations. In: Gene. Band 556, Nummer 2, Februar 2015, S. 81–90, , PMID 25510397.

Manche Mutationen in der hypervariablen Region sind mit verschiedenen Tumoren assoziiert, darunter Gebärmutterhalskrebs, Brustkrebs, Magenkrebs, Darmkrebs, Leberkrebs, Lungenkrebs und Nierenkrebs. Die Mutationen T16126C, T16224C und T16311C in der ersten hypervariablen Region sind negative Prognosefaktoren für akute lymphatische Leukämie bei Kindern. Die Mutation T16189C ist mit Koronarerkrankung bei manchen Mitteleuropäern assoziiert.

Geschichte Die D-Loop wurde erstmals im Jahr 1971 von H. Kasamatsu und Kollegen beschrieben.H. Kasamatsu, D. L. Robberson, J. Vinograd: A novel closed-circular mitochondrial DNA with properties of a replicating intermediate. In: Proceedings of the National Academy of Sciences. Band 68, Nummer 9, September 1971, S. 2252–2257, PMID 5289384, .

Einzelnachweise

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