Emäspari

Emäspari on kaksoiskierteisen nukleiinihapon vastakkaisten emästen muodostama pari. DNA-pätkien pituudet ilmoitetaan usein emäspareina (bp = engl. base pair) tai niiden monikertoina, esim. kiloemäspareina (kbp = engl. kilo base pairs = 1 000 bp).

DNA:n emäsparit

Deoksiribonukleiinihappo (DNA) koostuu neljästä emäksestä: adeniini (A), sytosiini (C), guaniini (G) ja tymiini (T). DNA-kaksoiskierteessä näistä emäksistä vastakkain eli pareina ovat aina adeniini ja tymiini sekä guaniini ja sytosiini. Tätä kutsutaan emäsparisäännöksi.

RNA:n emäsparit

Ribonukleiinihappo (RNA), toisin kuin DNA, esiintyy yleensä yksinauhaisena, jolloin emäkset eivät ole pariutuneina. Myös RNA voi kuitenkin pariutua RNA:n tai DNA:n kanssa, mikäli siinä on sopivat vastinemäkset. RNA:n emäkset ovat muuten samat kuin DNA:n, mutta RNA:ssa tymiinin korvaa urasiili (U), joka on sytosiinin ja tymiinin tavoin pyrimidiini. Urasiili pariutuu adeniinin kanssa kuten tymiinikin. Käytännössä RNA huolehtii tavallisesti solun proteiinituotannosta, DNA taas on ratkaisevassa asemassa solunjakautumisessa ja lisääntymisessä.

A–T-emäsparin rakennekuva

G–C-emäsparin rakennekuva

Pariutumisen syyt

Emäspari pysyy yhdessä vetyjen vuorovaikutuksesta muodostuvien vetysidosten avulla. Emäsparien väliset vetysidokset ovat yksi tekijä, joka pitää DNA-kaksoiskierteen koossa. G–C-emäsparilla on kolme vetysidosta, mikä tekee sitä pysyvämmän parin kuin A–T-pari, jolla on vain kaksi vetysidosta. Käytännössä tämä näkyy siinä, että runsaasti A–T-pareja sisältävän DNA-pätkän kaksoiskierre aukeaa alemmassa lämpötilassa kuin runsaammin G–C-pareja sisältävä DNA.

Pariutuminen vain tietyn vastinemäksen kanssa johtuu emästen kemiallisesta rakenteesta. Adeniini ja guaniini ovat isompia puriineja, kun taas niiden vastinemäkset, tymiini ja sytosiini, ovat pienempiä pyrimidiinejä. Vastinemästen vetyjen sijainti on ideaali vetysidosten muodostumisen kannalta. Adeniini ja guaniini ovat rakenteeltaan liian isoja pariutumaan keskenään DNA-kaksoiskierteessä. Niiden vetyjen väliset etäisyydet eivät olisi optimaaliset vetysidosten muodostumiselle. Tymiini ja sytosiini ovat taas liian pienikokoisia pariutumaan keskenään.

Emäsparin muuttuminen toiseksi

Joskus DNA:n kahdentuessa emäksen kohdalle laitetaankin väärä emäs. Solussa on kuitenkin proteiineja, jotka kykenevät tunnistamaan tällaiset mutaatiot ja korjaamaan ne. Joskus emäs muuttuu toiseksi spontaanisti muulloinkin kuin DNA:n kahdentuessa. Myös tällöin DNA:n korjauskoneisto pystyy usein tunnistamaan mutatoituneen alueen. Joskus näin ei kuitenkaan tapahdu, ja virheellisen emäksen parikin muuttuu vastaamaan virheellistä emästä. Tällöin mutaatiosta tulee pysyvä. Hyvin tyypillinen mutaatio on sytosiinin muuttuminen urasiiliksi. Tällöin saattaa käydä niin, että vastinemäspari (sytosiinilla siis guaniini), muutetaankin urasiilin vastinpariksi adeniiniksi, ja lopulta urasiili muutetaan tymiiniksi. Tällöin on tapahtunut mutaatio emäsparista C–G emäspariksi A–T.