Категории
 
Ссылки
 

Супервитки ДНК могут "прыгать"

Супервитки ДНК могут прыгать

Супервитки ДНК - это скручивания длинной двухцепочечной молекулы вокруг самой себя. Своего рода петля. Если один конец ДНК в виде линии закрепить на основании, а второй конец проворачивать вокруг линейной оси молекулы, то нить кислоты будет образовывать петли - супервитки. Пример похожего механизма образования витков - телефонный или аналогичный провод, если его сильно перекрутить. В обоих этих случаях, и в ДНК и в проводе эти образования возникают из-за механического напряжения.

Однако, если в жизни подобное скручивание проводов приносит только неудобства, то в природе эти образования выполняют важные биохимические функции. Есть даже специальные ферменты, которые дополнительно перекручивают дезоксирибонуклеиновую кислоту и заставляют ее молекулу образовывать эти петли. У бактерий и других низших организмов супервитки молекулы ДНК управляют активностью тех или иных генов. У высших же организмов эти структурные мотивы, закрепленные у основания особыми ферментами, позволяют управлять определенным участком ДНК вне зависимости от остального генома.

Супервитки образование непостоянное. Достаточно давно учеными было исследовано их поведение и установлено, что в зависимости от среды и других внешних факторов их местоположение может линейно изменяться. Он «путешествует» по всей молекуле. Наблюдается полная аналогия с поведением телефонного провода при скручивании.

Но совсем недавно ученые установили, что супервитки на молекуле нуклеиновой кислоты могут не только линейно перемещаться, но и «прыгать» по всей длине молекулы. Данная работа была опубликована в журнале Science.

Эксперимент заключался в том, что небольшой участок ДНК химическими методами закрепляли одним концом на основании, а к другому присоединяли микроскопическую магнитную частицу. С помощью ювелирного управления внешним магнитным полем магнитную частицу начинали вращать, что приводило к образованию на молекуле ДНК супервитков. Их образование отслеживали при помощи мощного флюоресцентного микроскопа.

Между переходом петли из одного конца молекулы в другой проходило порядка 20 миллисекунд. Динамика «прыжков», их частота и расстояние зависело в первую очередь от концентрации ионов в растворе и силы растяжения молекулы нуклеиновой кислоты, т.е. количество оборотов, которое сделала магнитная частица.

Имеется ли биологическая роль у обнаруженного явления пока не понятно. Эксперимент проводился в специальной, искусственной среде, не содержащей ни одного из огромного числа белков управляющих топологией ДНК в ядре. Тем не менее, он показывает, что возникающее в одной части молекулы «механическое напряжение» может очень быстро передаваться в другую область, что может иметь большое значение для управления топологией генов.