Изследователи са уловили момента, в който две ДНК молекули се сближават, преодолявайки идентичните си отрицателни заряди, за да се сдвоят и разкрият механизъм, който озадачава учените повече от 20 години.
Използвайки мощна атомно-силова микроскопия, учени от Университета в Шефилд и Университета в Йорк директно заснемат две двойни спирали ДНК, които се заключват заедно, отбелязвайки първия път, когато този фундаментален биологичен процес е визуализиран.
Еднообразните заряди обикновено се отблъскват, но молекулите на ДНК трябва да се сдвояват в живите клетки, за да извършват основни биологични процеси. Това сдвояване играе ключова роля в генетичната рекомбинация, генното заглушаване, хромозомното опаковане и развитието на рак.
Изследователите наблюдават къси ДНК фрагменти, които съвпадат с абсолютна точност, жлеб по жлеб. Усъвършенствани компютърни симулации разкриват, че положително заредените метални йони, включително никел, магнезий и калций, действат като малки молекулярни мостове, сгушени вътре в жлебовете, за да заключат двете нишки заедно.
Работата е публикувана в списание Nucleic Acids Research.
Две двойни спирали на ДНК, заключващи се заедно. Кредит: Адаптирано от Nucleic Acids Research (2026). DOI: 10.1093/nar/gkag817
Визуално доказателство за ДНК ципа
"Да се визуализира този дълго предполагаем механизъм за първи път бе невероятно. Разширените техники за изобразяване, с които разполагаме, ни позволиха да разкрием тези ключови ДНК взаимодействия, които имат значение за много клетъчни процеси. Това отваря вратата за изучаване на други ДНК взаимодействия, които досега са съществували само като теория", заявява д-р Томас Катли (Thomas Catley), съавтор от Факултета по химични материали и биологично инженерство в Университета в Шефилд.
"Надяваме се, че тези програмируеми взаимодействия евентуално биха могли да помогнат на инженерите да проектират персонализирани ДНК структури за бъдещи биотехнологии, като например ДНК оригами, и да хвърлят светлина върху това как ДНК всъщност е опакована вътре в клетките."
Констатациите потвърждават теория, датираща отпреди повече от две десетилетия, известна като модел на "ДНК цип", първоначално предложена от професор Алексей Корнишев (Alexey Kornyshev) от Имперския колеж в Лондон и неговите сътрудници. Моделът предполага, че околните солеви йони създават редуващи се модели на заряд, позволявайки на ДНК молекулите да се подреждат като преплетени спирални стълби.
Как йоните държат нишките заедно
За да провери това, екипът използва атомно-силова микроскопия, за да сканира ДНК проби и да изгради топографски карти. В същото време, подробни компютърни модели проследяват движението на отделни атоми и йони. Те откриват, че двойно заредените метални йони действат като две заредени рамена, държейки едновременно двете ДНК вериги през празното пространство.
Д-р Виктор Веласко-Берелеза (Victor Velasco-Berrelleza), първи автор от Факултета по математически и физически науки към Университета в Шефилд, който ръководи компютърните симулации и анализ, добавя:
"Докато микроскопията може да ни покаже какво се случва, симулациите ни позволяват да разкрием молекулярния механизъм зад него. Този механизъм може да бъде друг инструмент в инструментариума за регулиране на ДНК, където някои ДНК последователности може да не кодират протеини, но вместо това биха могли да повлияят на взаимодействието на ДНК молекулите помежду си, помагайки на генома да формира структури от по-висок порядък, като хромозоми."
Горещи точки в генетичния код
Екипът открива и че сдвояването на ДНК не е равномерно. Някои ДНК последователности образуват много по-силен контакт от други, създавайки специфични горещи точки, където две спирали е особено вероятно да се подравнят.
Проектът демонстрира как изследванията, водени от любопитство, могат да имат принос и за по-широки обществени приоритети.
"Това откритие би могло да помогне на изследователите да идентифицират региони от генома, които са специално ангажирани в сдвояването на ДНК. Тези региони могат да станат особено важни, когато мутациите нарушават нормалните клетъчни процеси и допринасят за рака", коментира професор Агнес Ной (Agnes Noy) от Факултета по физика, инженерство и технологии към Университета в Йорк, която е съръководител на изследването.
Справка: Thomas E Catley et al, Imaging and mechanism of DNA–DNA recognition mediated by divalent ions, Nucleic Acids Research (2026). DOI: 10.1093/nar/gkag817
Източник: Decades-old DNA mystery solved after strands are captured zipping together for the first time, University of Sheffield
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Памет на водата или как ни промиват мозъка
Произходът на мартеницата трябва да се търси далече - в Индия и Древна Гърция
Откъде идва "химията" на междуличностните връзки?
dolivo
Експериментален руски спътник се разпада в орбита и оставя следи от отломки