Физики раскрывают тайну повторяющихся сегментов ДНК
С помощью новых инструментов, способных захватывать отдельные нити ДНК и растягивать их, как резинки, учёные из Университета Райса работают над разгадкой одной из тайн современной геномики. Их последние результаты, опубликованные в Physical Review Letters, дают новые подсказки о физическом строении странных сегментов ДНК, в которых одно основание ДНК, аденин (A), повторяется десятки раз подряд.
Эти загадочные «poly(dA) повторы» разбросаны по всему человеческому геному. За последнее десятилетие их также обнаружили в геномах животных, растений и других видов. Однако исследователи не знают, зачем они там, какую функцию выполняют и почему встречаются только с основанием аденином, а не с другими тремя — цитозином (C), гуанином (G) и тимином (T).
Исследовательская группа Чинг-Хва Кианга специализируется на изучении физических и механических свойств белков и нуклеиновых кислот, используя атомно-силовой микроскоп (АСМ). В экспериментах игла АСМ захватывает конец молекулы и растягивает её.
Новое исследование poly(dA) показало, что его поведение зависит от скорости растяжения. При быстром растяжении poly(dA) ведёт себя как обычная одноцепочечная ДНК. Но при замедленном движении АСМ команда обнаружила, что сила, необходимая для растяжения poly(dA), меняется. В двух определённых точках нить удлинялась на короткое расстояние без какого-либо дополнительного усилия.
«Обычно одноцепочечные ДНК ведут себя как резиновая лента: сопротивление увеличивается по мере растяжения. С poly(dA) мы нашли две точки, где это правило не работает. Как будто вы тянете всё сильнее, а затем на короткое время лента растягивается вообще без дополнительного усилия», — пояснила Чинг-Хва Кианг.
Точные причины и последствия этого явления пока неясны. Существуют предположения, что повторы аденина играют роль в упорядочивании геномной информации. Новые данные поднимают ещё больше вопросов о возможной роли этих повторов в регуляции генов, упаковке генома и их потенциале в качестве мишеней для противораковых препаратов.