Ферменты вызывают "кипение" в каплях жидкости из ДНК: новое исследование объясняет механизм
Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) и Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана (LMU) обнаружили, что добавление фермента, расщепляющего ДНК, к жидким каплям, сформированным из частиц ДНК, может вызывать их неожиданное "вскипание". Работа опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ключевые наблюдения:
- Модельная система была создана с помощью методов нанотехнологий: жидкие капли, сформированные из частиц ДНК.
- При взаимодействии с ДНК-расщепляющим ферментом капли в некоторых случаях начинали пузыриться, как кипящая вода, без какого-либо нагрева.
- В других случаях добавление фермента приводило к плавному сжатию капель.
Раскрытый механизм:
Проведя серию точных экспериментов, ученые выявили два типа сжатия:
- Когда фермент разрезает ДНК только на поверхности капли.
- Когда фермент проникает внутрь капли.
Решающий фактор — сила связывания частиц ДНК друг с другом:
- Сильно связанные частицы удерживают фермент снаружи (аналогично "толпе, крепко держащейся за руки").
- Слабо связанные частицы позволяют ферменту проникнуть внутрь.
Причина "вскипания":
В слабосвязанных системах фермент, попав внутрь, начинает расщеплять ДНК изнутри. Образующиеся химические фрагменты создают осмотический эффект, притягивая воду извне. Это вызывает набухание и образование пузырей, которые, достигая поверхности, "лопаются" с выбросом фрагментов.
Значение работы:
Исследование демонстрирует сложную взаимосвязь между фундаментальными свойствами биомолекулярной жидкости и её взаимодействием с внешними компонентами. Это понимание может улучшить модели живых процессов и помочь в разработке жидких капель для использования в качестве синтетических биореакторов.