W 1952 roku Rosalind Franklin stworzyła pierwszy pośredni obraz DNA, badając sposób odbijania się promieni rentgenowskich od tych podstawowych cząsteczek. Jednak dopiero w 2012 roku naukowcy wykonali bezpośrednie zdjęcie DNA za pomocą mikroskopu elektronowego.

Obecnie grupa naukowców z Wielkiej Brytanii zarejestrowała filmy w wysokiej rozdzielczości – przy użyciu połączenia zaawansowanej mikroskopii i symulacji – przedstawiający poruszające się DNA. Próbowali zrozumieć, w jaki sposób DNA porusza się, aby “wcisnąć się” do komórek.

Ludzkie komórki zawierają około 2 metry DNA. Biorąc pod uwagę, że ludzkie komórki są rzędu mikrometrów, DNA musi być naprawdę dobre w „superskręcaniu” lub zginaniu i zwijaniu się, aby ciasno upakować się w komórce. Jednak do niedawna technologia nie była wystarczająco dobra, aby naukowcy mogli wyraźnie zobaczyć, jak wygląda struktura DNA, gdy jest superskręcona, napisali autorzy w badaniu.

Aby odpowiedzieć na to pytanie, autorzy nowego badania przyjrzeli się „minikręgi DNA” wyizolowanym i skonstruowanym z bakterii. Te koliste struktury DNA znajdują się również w ludzkich komórkach, a ich funkcja jest w dużej mierze nieznana. Naukowcy wykorzystali te struktury pierścieniowe, ponieważ naukowcy mogą je “skręcić” – w wypadku długich nici DNA by to nie zadziałało.

Aby szczegółowo zobaczyć ruchy, naukowcy wykorzystali kombinację symulacji superkomputera i mikroskopii sił atomowych. „Widzieć znaczy wierzyć, ale mając coś tak małego jak DNA, zobaczenie helikalnej struktury całej cząsteczki DNA było niezwykle trudne” – powiedziała główna autorka badania Alice Pyne, wykładowca polimerów i miękkiej materii na Uniwersytecie w Sheffield w Wielkiej Brytanii. „Opracowane przez nas filmy wideo pozwalają nam obserwować skręcanie DNA z niespotykaną dotąd szczegółowością”.

Obrazy mikroskopowe były tak szczegółowe, że można było zobaczyć strukturę podwójnej helisy DNA. Po tym, jak naukowcy połączyli te obrazy z symulacjami, mogli zobaczyć położenie każdego pojedynczego atomu w DNA podczas jego ruchu.

Co ciekawe, DNA w swojej nieskręconej formie prawie się nie poruszało. Ale po skręceniu – jak to zwykle ma miejsce podczas wciskania do komórki – DNA przyjmuje wiele różnych kształtów, zgodnie z oświadczeniem. Te różne kształty wpływają na to, jak cząsteczka DNA oddziałuje i wiąże się z innymi cząsteczkami DNA wokół niej – napisali autorzy w artykule.

Lynn Zechiedrich, profesor z Baylor College of Medicine w Houston w Teksasie, która dostarczyła minikręgi do badań, wcześniej odkryła, jak używać tych struktur pierścieniowych jako wektorów do terapii genowej poprzez wstawianie do pierścieni niewielkich wiadomości genetycznych.

Badacze “opracowali technikę, która ujawnia niezwykle szczegółowo, jak są pomarszczone, popękane, zagięte, zdenaturowane i dziwnie ukształtowane” – powiedziała Zechiedrich, która nie był bezpośrednio zaangażowany w badanie. „Musimy zrozumieć, jak superskręcenie, które jest tak ważne dla aktywności DNA w komórkach, wpływa na DNA, mając nadzieję, że pewnego dnia nauczymy się je naśladować lub kontrolować”.

Odkrycia zostały opublikowane we wtorek (16 lutego) w czasopiśmie Nature Communications.

Źródła: Yasemin Saplakoglu

Visualisation of ‘dancing DNA’

Base-pair resolution analysis of the effect of supercoiling on DNA flexibility and major groove recognition by triplex-forming oligonucleotides

Zdjęcia: University of Leeds

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x