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Lexikon der Biologie: Haarnadelschleifen

Haarnadelschleifen, Haarnadelstrukturen, stem-loop structures, hairpin loops, hairpins, doppelsträngige Bereiche innerhalb einzelsträngiger oder teilweise einzelsträngiger Nucleinsäuren (DNA oder RNA), die aufgrund ihrer charakteristischen Struktur auch als Stamm-Schleifen-Strukturen bezeichnet werden. Diese Sekundärstrukturen von Nucleinsäuren können sich bei Vorliegen von inverted repeats bilden. Sie tragen zur Stabilisierung von bestimmten räumlichen Anordnungen von DNA oder RNA bei. Dies ist besonders bei den in den Ribosomen lokalisierten rRNAs ausgeprägt. Die theoretische Stabilität von Haarnadelschleifen kann berechnet und somit die Wahrscheinlichkeit für das Vorkommen einer betrachteten Struktur in vivo abgeschätzt werden. Bei diesen Berechnungen gehen sowohl die Länge als auch die Basenzusammensetzung im Stamm der Haarnadelschleifen, aber auch die Größe des ungepaarten Bereichs der Schleife ein. Eine besondere Form von Haarnadelstrukturen zeigt sich in der cruciform DNA. Haarnadelschleifen fungieren auch als Signalstrukturen für DNA- oder RNA-bindende Faktoren und spielen damit eine Rolle bei Rekombination, Transkription und Translation. Sie sind u.a. für die Rekombinationsereignisse im Rahmen des Immunglobulin-Gen-Rearrangements von Bedeutung. Im Spleißosom (spleißen) befindet sich die U1-RNA, bei der mehrere Haarnadelschleifen als Bindestelle für Proteine des Multienzymkomplexes fungieren. Bei Bakterien vermittelt die entsprechende Ausbildung von Haarnadelschleifen an GC-reichen Bereichen die Attenuatorregulation und die Faktoren-unabhängige Termination der Transkription. Bei Retroviren faltet sich nach Verdau des RNA-Strangs das 3'-Ende des verbleibenden DNA-Strangs zu einer Haarnadelschleife, die als primer für die reverse Transkriptase dient. Haarnadelschleifen können auch bei der Replikation der Enden linearer DNA-Moleküle einiger DNA-Viren entstehen. Palindrom.

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