Исследователи доказали существование трёх перерастянутых структур ДНК

Команда под руководством доцента Янь Цзе из Департамента физики Национального университета Сингапура (NUS) идентифицировала три новые, различные перерастянутые структуры ДНК, вызванные механическим растяжением. Это открытие даёт чёткий ответ на многолетние дебаты среди учёных о природе перерастяжения ДНК.

Дебаты о возможных структурных переходах ДНК

Недавние исследования на уровне одной молекулы показали, что механическое растяжение может индуцировать переходы к удлинённым структурам ДНК. Были предложены три возможные структуры:

• одноцепочечная ДНК под напряжением,
• "пузыри" ДНК, состоящие из двух параллельных, разделённых одноцепочечных ДНК под напряжением,
• новая форма двухцепочечной ДНК со спаренными основаниями.

Существование этих трёх переходов активно обсуждалось учёными около 17 лет.

Выявлены три различных перехода

В своём исследовании учёные систематически изучили три возможных перехода, индуцированных механическим растяжением, используя методы контроля конструкции ДНК, температуры, силы и концентрации соли. Их данные успешно идентифицировали все три предложенные структуры и полностью охарактеризовали их соответствующие термомеханические свойства. Результаты были впервые опубликованы в онлайн-версии Proceedings of the National Academy of Sciences 19 февраля 2013 года.

Эти выводы завершают картину о структурах ДНК под напряжением, подводя итог 17-летним дебатам.

Биологические последствия и потенциальные применения

Поскольку в ДНК клеток присутствуют силы в широком диапазоне, открытие исследователей даёт новые перспективы для возможной зависимой от силы регуляции критических биологических процессов, таких как репарация повреждений ДНК и транскрипция генов.

Кроме того, поскольку многие недавно разработанные устройства на основе ДНК основаны на термомеханических свойствах различных структурных мотивов ДНК, эти результаты могут иметь потенциальное применение при проектировании новых ДНК-устройств в будущем.

Следующий шаг

Для дальнейших исследований команда доцента Янь Цзе будет изучать физиологические функции трёх перерастянутых структур ДНК и исследовать наличие любых новых структур ДНК при других механических ограничениях.