Используя мультидисциплинарный подход, международная команда ученых показала в деталях never-seen 3D структуру биологически активной ДНК.Это изображение показывает структуру ДНК, вычисленной с суперкомпьютерными моделированиями (в цвете) нанесенными на электронные данные криотомографии (в белом или желтом цвете); каждый видит, что знакомая двойная спираль была или просто согнута в круг или искривлена в рисунок 8. Кредит изображения: Тхана Sutthibutpong.Команда, во главе с учеными из Медицинского колледжа Бэйлора (млрд кубометров) в Хьюстоне, Техас, изображенных различных формах ДНК – включая число-8s – использование ультрасовременной техники назвало электронную криотомографию, и затем исследовало их использующий суперкомпьютерные моделирования.“Когда Уотсон и Растяжение мышц описали ДНК двойная спираль, они смотрели на крошечную часть реального генома, только об одном повороте двойной спирали”, сказала доктор Сара Харрис из Лидсского университета, Великобритания, соавтор на исследовании, которое появилось в журнале Nature Communications Monday.
“Это — приблизительно 12 пар оснований ДНК, 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”, добавила она.Доктор Харрис и ее коллеги исследовали крошечные мини-круги ДНК, теперь известные как ‘Мини-векторы’, содержа только 336 пар оснований.“Предыдущие исследования были на коротких фрагментах линейной ДНК, но ДНК человека постоянно перемещается в Вашем теле – и это наматывает и разматывается”, сказала ведущий соавтор профессор Линн Зечидрич млрд кубометров.
“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”.Каждая клетка в человеческом теле держит приблизительно метр ДНК – приблизительно 10 миллионов раз дольше, чем крошечные круги ученые сделанный.
Они ранили или раскрутили единственный поворот за один раз ДНК двойная спираль, включающая их круги, и спросили, как обмотка изменила то, на что круги были похожи, используя очень мощные микроскопы.Ученые разработали тест, чтобы удостовериться, что крошечное крутило круги ДНК, которые они сделали в лаборатории, были биологически активны. Они использовали очищенный человеческий topoisomerase II альф, существенный фермент, который управляет ДНК и важной целью лекарств от рака.
Этот фермент облегчил извилистое напряжение от всех супернамотанных мини-кругов, даже наиболее намотанные, который является его нормальной работой в человеческом теле.Этот результат означает, что круги должны посмотреть и действовать как намного более длинная ДНК, с которой topoisomerases сталкиваются в клетках человека.“Эти ферменты ничего не делают к линейной ДНК, потому что она не свернута”, сказал соавтор исследования доктор Дэниел Кэйтанезе младший, также млрд кубометров.
Ученые использовали электронную криотомографию, чтобы обеспечить первые 3D структуры отдельных Молекул ДНК. Они видели, что намотка вызвала много различных форм.
“У некоторых кругов были острые изгибы, некоторые были фигурой-8s, и другие были похожи на ракетки или шьющие иглы”, сказала ведущий автор доктор Россица Иробалиева, также млрд кубометров.“Некоторые были похожи на пруты, потому что они были так намотаны”.Статические изображения были тогда по сравнению с и соответствовали формам, произведенным в суперкомпьютерных моделированиях.
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.Электронная криотомография маленьких 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 команда ожидала 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.“Это разрушение пар оснований может вызвать гибкие стержни, позволив ДНК согнуться резко, возможно помогая объяснить, как метр ДНК может запихнуться в единственную клетку человека”, сказали ученые.“Следующий шаг должен начать добавлять другие компоненты клетки или лекарств от рака, чтобы видеть, как ДНК формирует изменение”, сказал соавтор доктор Джонатан Фогг BMC.
“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”, доктор Харрис завершил.