Исследователи раскрывают тайну конформации ДНК

Известная модель двойной спирали ДНК, созданная Уотсоном и Криком, представляет собой жесткий снимок идеализированной молекулы. Однако в реальности ДНК не является статичной. Она динамична, обладает высокой энергией и существует в естественном состоянии в слегка недовитой (underwound) форме. Её состояние меняется под влиянием нормальных клеточных процессов, таких как репликация, транскрипция, репарация и рекомбинация.

"Многие модели и эксперименты интерпретировались с помощью статической модели, — говорит доктор Линн Зехидерих, старший автор исследования. — Но эта модель не учитывает тот факт, что ДНК в реальной жизни в своём естественном состоянии временно недовита и перевита".

Исследователи из Медицинского колледжа Бейлора и Хьюстонского университета задались вопросом, как ДНК реагирует на клеточные стрессы и что происходит, когда её растягивают за пределы упругого возврата к исходной конформации. Они также решили проблему, поставленную лауреатом Нобелевской премии Лайнусом Полингом: как информация, закодированная основаниями, может быть считана, если они "спрятаны" внутри молекулы, а фосфатные группы — снаружи.

Для этого с помощью специального компьютерного анализа было смоделировано 19 независимых систем ДНК с фиксированной степенью недовита или перевива. Результаты показали:

• При недовите (как в ослабленной пружине) силы индуцируют "выворачивание" (flipping out) одного из двух оснований — аденина или тимина — из последовательности. Это снимает напряжение в молекуле.
• При перевите молекула принимает "подобную Полингу ДНК" (Pauling-like DNA) конформацию, при которой ДНК выворачивается наизнанку, обнажая основания, — почти так, как предсказывал Полинг.

Исследователи предполагают, что выворачивание оснований, денатурация и переход в "полинговскую" форму, вызванные недовитом и перевитом, позволяют ДНК взаимодействовать с белками во время репликации, транскрипции и рекомбинации, делая код доступным для считывания.

"Представление о ДНК как об идеальной пружине совершенно ошибочно, — заключает Зехидерих. — Недовит не равен и не противоположен перевиту, как предсказывалось. И это действительно крутой результат, который получил Грэхем".

Источник: Baylor College of Medicine