Учени от Северозападния университет представят по-реалистична картина за поведението на ДНК в естествената ѝ клетъчна среда. Според ново проучване, когато е заобиколена от плътна маса молекули, ДНК изисква повече механична сила за разделяне на нишките – ключов етап преди репликация или възстановяване.
Класическите методи може да заблуждават
В повечето лабораторни условия ДНК се изследва в разредени водни разтвори, далеч от реалната ѝ биологична среда. Обикновено учените използват високи температури – над 65°C – за да разделят нишките, въпреки че такива температури не се срещат в живите клетки.
„Вътрешността на клетката е изключително претъпкана с молекули. Това оказва физическо въздействие върху структурата на ДНК и променя нейното поведение“, казва проф. Джон Марко, водещ автор на изследването.
Високотехнологичен подход за по-точни резултати
Марко и постдокторантът Парт Десай използват магнитни пинсети и напреднали визуализационни методи, за да наблюдават как ДНК реагира на „молекулярно струпване“. Те прикрепват ДНК нишки към магнитни частици и ги подлагат на контролирана механична сила.
Изследването е публикувано в списание Biophysical Journal и предлага количествен анализ на механичния стрес, причинен от претъпканата среда – често пренебрегван фактор в традиционните биохимични експерименти.
Симулиране на клетъчна среда
Десай въвежда три различни молекули в разтвора – глицерол, етиленгликол и полиетиленгликол – за да имитира ефекта на клетъчните протеини. Целта е да се установи как взаимодействието между тези молекули и ДНК влияе върху стабилността и структурата ѝ.
„Някои молекули дехидратират ДНК и я дестабилизират, други я претъпкват и създават ентропийни ефекти. Това се доближава до реалната клетъчна динамика“, обяснява Десай.
Потенциални приложения в медицината и геномиката
Макар и фундаментални, резултатите от изследването имат потенциално широко приложение. Според Марко, те могат да повлияят върху разбирането на взаимодействията между ДНК и протеини – процеси, критични за генната регулация, секвенирането и биотехнологиите.
„Ако струпването променя разделянето на ДНК нишките, то ще се отрази и на способността на протеините да се свързват с конкретни участъци от генома и да регулират ключови биохимични процеси“, допълва той.
Следващи стъпки
Екипът планира да разшири експериментите, включвайки повече видове „агенти на струпване“, за да добие още по-точно представяне на вътреклетъчната среда и нейните ефекти върху ензимите и ДНК.
DOI: 10.1016/j.bpj.2025.04.024
Източник: Phys.org
