Растягивая ДНК до предела: повреждение ДНК в новом свете

Известно, что УФ-свет повреждает ДНК, снижая её способность к репликации и взаимодействию с белками, что часто ведёт к развитию рака кожи. Однако мало известно о том, как меняется эластичность цепей ДНК под воздействием УФ-света. Группа исследователей из Университета Дьюка разработала метод измерения изменений механических свойств ДНК при облучении УФ-светом.

Пиотр Маршалек и его коллеги провели измерения методом силовой спектроскопии одиночных молекул на вирусной ДНК, которые показали раскручивание двойной спирали ДНК под воздействием УФ-облучения. Исследователи, по сути, подцепляли отдельные молекулы ДНК кончиком сканирующего зондового микроскопа и растягивали их, измеряя возникающие силы.

Эти измерения «растяжение–отпускание» позволяют точно определить изменения эластичности цепей ДНК. Под воздействием УФ-света силовой профиль вирусной ДНК резко меняется дозозависимым образом. Кривая силы для интактной ДНК характеризуется областью плато. Ширина этого характерного плато резко уменьшается с увеличением дозы УФ-облучения.

УФ-свет индуцирует сшивку (кросслинкинг) составных оснований ДНК внутри полинуклеотидных цепей, а также вызывает образование повреждений путём соединения соседних цепей. Небольшие структурные изменения, вызванные этим сшиванием, могут очень сильно повлиять на способность ДНК распознавать специфические молекулы и, таким образом, полностью нарушить её способность к репликации и взаимодействию с транскрипционным аппаратом для синтеза белков.

Маршалек и его коллеги также исследовали синтетическую ДНК, чтобы выяснить, в какой степени разные основания подвержены влиянию УФ-света. Они пришли к выводу, что изменения в силовом профиле вирусной ДНК, облучённой УФ-светом, вызваны локальным расплетанием двойной спирали в некоторых областях из-за массового образования сшитых структур.

«Это первые измерения, устанавливающие взаимосвязь между наномеханикой ДНК и её повреждением», — сказал Маршалек. Он считает, что эта работа открывает путь для использования измерений методом силовой спектроскопии «растяжение–отпускание» в ДНК-диагностике.

Цитирование: Piotr E. Marszalek, Nanomechanical Fingerprints of UV Damage To DNA, Small 2007, 3, No. 5, 809–813, doi: 10.1002/smll.200600592
Источник: Wiley-VCH