Различные формы ДНК, включая число-8s, были изображенным использованием сильного метода микроскопии исследователями в Медицинском колледже Бэйлора в США, и затем исследовали суперкомпьютерный пробег моделирований использования в Лидсском университете.Как сообщается онлайн сегодня в журнале Nature Communications, моделирования также показывают динамический характер ДНК, которая постоянно шевелится и превращается в различные формы – большая разница по сравнению с обычно проводимой идеей твердой и статической двойной структуры спирали.Улучшение нашего понимания того, на что похожа ДНК, когда это находится в клетке, поможет нам проектировать лучшие лекарства, такие как новые антибиотики или более эффективные химиотерапии рака.
Доктор Сара Харрис из Школы Физики и Астрономии в Лидсском университете, который привел компьютерную сторону исследования моделирования исследования, сказала: «Это вызвано тем, что действие молекул препарата полагается на них признающий, что определенная молекулярная форма – во многом как ключ соответствует конкретному замку».У двойной формы спирали есть устойчивое место в коллективном сознании общественности. На это ссылаются в массовой культуре и часто показывает в искусстве и дизайне. Но форма ДНК не всегда настолько проста.
Доктор Харрис сказал: «Когда Уотсон и Растяжение мышц описали ДНК двойная спираль, они смотрели на крошечную часть реального генома, только об одном повороте двойной спирали. Это – приблизительно 12 ДНК ‘пары оснований’, которые являются стандартными блоками ДНК, которые формируют ступеньки винтовой лестницы.«Наше исследование смотрит на ДНК в несколько более великом масштабе – нескольких сотнях пар оснований – и даже это относительно скромное увеличение размера показывает совершенно новое богатство в поведении Молекулы ДНК».
Есть на самом деле приблизительно 3 миллиарда пар оснований, которые составляют полный комплект инструкций по ДНК в людях. Это – приблизительно метр ДНК.
Эта огромная последовательность молекулярной информации должна быть точно организована, свернув его плотно так, чтобы это могло быть сжато в ядро клеток.Чтобы изучить структуру ДНК, когда это переполнено в клетки, исследователи должны были копировать эту намотку ДНК.Доктор Линн Зечидрич, соответствующий автор для исследования из Медицинского колледжа Бэйлора, сказала: «Вы не можете намотать линейную ДНК и изучить ее, таким образом, мы должны были сделать круги, таким образом, концы заманят различные степени в ловушку обмотки».
Чтобы заняться расследованиями, как обмотка изменила то, на что были похожи круги, исследователи ранили и затем раскрутили крошечные круги ДНК – 10 миллионов раз короче в длине, чем ДНК, содержавшая в наших камерах – единственный поворот за один раз.Исследователи разработали тест, чтобы удостовериться, что крошечное крутило круги ДНК, которые они сделали в лаборатории действовавший таким же образом как нити ДНК во всю длину в наших камерах, когда она упоминается как ‘биологически активная’.Они использовали фермент, названный ‘человеческий topoisomerase II альф’, которые управляют поворотом ДНК. Тест показал, что фермент облегчил извилистое напряжение от всех супернамотанных кругов, даже наиболее намотанные, который является его нормальной работой в человеческом теле.
Этот результат означает, что ДНК в кругах должна выглядеть и действовать как намного более длинная ДНК, с которой фермент сталкивается в клетках человека.Доктор Россица Иробалиева, автор co-лидерства на публикации, который провел работу, в то время как она была в Бэйлоре, используемая ‘криоэлектронная томография’ – сильный метод микроскопии, который включает замораживание биологически активного материала – чтобы обеспечить первые трехмерные изображения отдельных круглых Молекул ДНК.
Она видела, что намотка крошечных кругов ДНК заставила их формировать зоопарк красивых и неожиданных форм.«У некоторых кругов были острые изгибы, некоторые были фигурой-8s, и другие были похожи на наручники или ракетки или даже шьющие иглы.
Некоторые были похожи на пруты, потому что они были так намотаны», сказала доктор Иробалиева.Статические изображения, произведенные криоэлектронной томографией, были тогда по сравнению с и соответствовали формам, произведенным в суперкомпьютерных моделированиях, которыми управляли в Лидсском университете. Эти моделируемые изображения обеспечили представление более высокой резолюции о ДНК, и покажите, как ее динамическое движение заставляет ее форму постоянно измениться, чтобы сформировать несметное число структур.
Криоэлектронная томография крошечных кругов ДНК также показала другое неожиданное открытие.Пары оснований в ДНК похожи на генетический алфавит, в котором письма об одной стороне ДНК удваивают спираль только пара с конкретным письмом с другой стороны. В то время как исследователи ожидали видеть открытие пар оснований – то есть, разделение соединенных писем в генетическом алфавите – когда ДНК была под раной, они были удивлены видеть это открытие для ДНК сверхраны. Это вызвано тем, что сверхобмотка, как предполагается, делает ДНК двойной спиралью более сильный.
Исследователи выдвигают гипотезу, что это разрушение пар оснований может вызвать гибкие стержни, позволив ДНК согнуться резко, возможно помогая объяснить, как метр ДНК может запихнуться в единственную клетку человека.Доктор Харрис завершает: «Мы уверены, что суперкомпьютеры будут играть все более и более важную роль в дизайне препарата. Мы пытаемся сделать загадку с миллионами частей, и они все продолжают изменять форму».Видео: суперкомпьютерные моделирования показывают, как динамическое движение супернамотанной ДНК заставляет свою форму изменяться постоянно, чтобы сформировать несметное число структур. https://drive.google.com/folderview?
Кредит Видео id=0B691WmQZab8LdTRNWlFKZHNvSDA&usp=sharing: Тхана SutthibutpongПосмотрите, что исследователи объясняют супернамотанную ДНК в пародии Меган Трейнор «Все О той Основе» https://www.youtube.com/watch? v=gwy2lD1reos