При растягивании ДНК развязываются любые узлы

Ученые экспериментально продемонстрировали, что любые узлы, которые могут формироваться в молекуле ДНК, можно распутать. Оказалось, что для этого достаточно растянуть молекулу. Результаты работы можно использовать для создания лишенных узлов молекул, которые упростят прочтение длинных участков, так как при секвенировании запутанных молекул часто возникают ошибки. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Как и большинство веревок, канатов, шнуров и кабелей, биополимеры — молекулярные нити — могут запутываться и формировать узлы. Однако молекулы отличаются от привычных для нас шнуров, так как постоянно движутся из-за связанных с температурой колебаний. В этом смысле не стала исключением и молекула ДНК — носитель генетической информации большинства живых организмов. Компьютерное моделирование предсказывало, что при растяжении молекулы узлы на ней должны постоянно двигаться из-за вызванных температурой колебаний. В результате рано или поздно узел дойдет до края и развяжется.

В новой работе коллектив под руководством Патрика Дойла из Массачусетского технологического института впервые экспериментально подтвердил результаты подобного моделирования. В работе использовались заузленные участки ДНК, пойманные в ловушку электрическим полем. Свойства этой молекулы таковы, что однородное электрическое поле будет двигать всю ДНК в одну сторону. В опытах использовалось поле, равное нулю в центре молекулы и увеличивающееся к концам, из-за чего возникало продольное натяжение. При помощи флуоресцентной микроскопии авторы подтвердили, что изначально находившийся примерно по середине узел перемещался к концу и развязывался.

Параметры поля влияли на характер движения узла, который перемещался с ускорением из-за напряженности, которая увеличивалась к концу. Однако в некоторых ситуация резкое увеличение поля останавливало узел. Авторы предполагают, что так происходит из-за того, что увеличивается трение, которое возникает в случае, когда натяжение в молекуле превышает значение, необходимое для поддержания движения.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.