Eine bahnbrechende Studie unter der Leitung der Universität Cambridge hat die langjährige Annahme widerlegt, dass sich DNA-Stränge unter Belastung verknoten. Stattdessen kräuselt sich DNA zu organisierten, federähnlichen Strukturen, den sogenannten Plectonemen.
Die Forschung nutzte fortschrittliche Nanoporen-Technologie, um DNA-Stränge durch winzige Öffnungen zu treiben. Durch die Anwendung von Spannung und Flüssigkeitsströmung wurde die DNA rotiert und verdrillt. Frühere Interpretationen von unregelmäßigen Stromsignalen als Indikatoren für Knoten wurden durch detailliertere Analysen widerlegt. Die aktuellen Ergebnisse zeigen, dass es sich bei diesen Strukturen um Plectoneme handelt – straffe, geordnete Spiralen.
Diese Entdeckung ist von entscheidender Bedeutung, da DNA in Zellen erheblichen Drehungen und Zerrungen ausgesetzt ist, was sich auf die Genexpression und Zellfunktion auswirkt. Die Fähigkeit, Plectoneme unter natürlichen Bedingungen zu beobachten, verspricht tiefere Einblicke in die zelluläre Genregulation und das Verhalten von DNA während lebenswichtiger Prozesse. Die Implikationen reichen von der Molekulargenetik bis zur Biotechnologie und könnten Biosensoren und Genomtechnologien neu gestalten.
Die in der Fachzeitschrift Physical Review X veröffentlichte Studie unterstreicht die Bedeutung von Plectonemen als bisher übersehene strukturelle Akteure. Die Unterscheidung zwischen durch Nanoporen induzierter und natürlich vorkommender DNA-Torsion könnte das Verständnis von Supercoiling und dessen Einfluss auf die Genaktivität vertiefen.