Wetenschappers van de Universiteit van Cambridge hebben ontdekt dat DNA zich onder druk organiseert in compacte, veerachtige structuren, bekend als plectonema. Dit staat in contrast met de eerdere wetenschappelijke consensus dat DNA-strengen onder spanning verstrikt zouden raken in knopen en wanordelijke vormen.
Het onderzoek, uitgevoerd met behulp van nanoporiën – minuscule openingen voor de passage van enkele DNA-strengen – toont aan dat DNA in een alkalische zoutoplossing, wanneer blootgesteld aan spanning en vloeistofstroming, roteert. Deze rotatie veroorzaakt torsie, wat leidt tot de vorming van de plectonema-structuren. Eerdere interpretaties van onregelmatige stroomsignalen tijdens DNA-passage door nanoporiën werden ten onrechte toegeschreven aan knopen, maar een gedetailleerdere analyse onthulde de geordende, spiraalvormige aard van plectonema.
Deze ontdekking is van cruciaal belang voor het begrip van DNA-dynamiek onder diverse omstandigheden en heeft potentiële toepassingen in moleculaire genetica en biotechnologie. De plectonema-structuren kunnen een rol spelen bij het stabiliseren van DNA tijdens processen zoals replicatie en transcriptie. Wetenschappers van het Max Planck Instituut voor Moleculaire Celbiologie en Genetica hebben deze structuren ook waargenomen in levende cellen, wat de biologische relevantie ervan onderstreept.
De georganiseerde spiralen bieden een efficiënte methode voor de opslag van het lange DNA-molecuul binnen de celkern, terwijl het toch toegankelijk blijft voor cellulaire machinerie. De veerkracht van deze structuren suggereert tevens een mechanisme voor DNA om zichzelf te beschermen tegen fysieke schade, wat de efficiëntie van genetische informatieoverdracht kan verbeteren.