Cambridge Üniversitesi'nden yapılan çığır açıcı bir araştırma, DNA'nın stres altında düğümler ve kaotik şekiller oluşturduğu yönündeki on yıllardır süregelen bilimsel kanıları yıkarak, molekülün organize, yay benzeri yapılar olan 'plektonemler' şeklinde kıvrıldığını ortaya koydu. Bu keşif, genetik materyalin mekaniği hakkındaki yerleşik varsayımları yeniden tanımlıyor.
Bu önemli buluş, tek bir DNA ipliğinin geçişine izin veren minik açıklıklar olan nanoporlar kullanılarak gerçekleştirilen deneylerle mümkün oldu. Araştırmacılar, DNA'yı alkali tuzlu bir çözeltiye yerleştirerek voltaj ve akışkan akışı uyguladılar. Bu kuvvetler, DNA'nın dönmesine neden olarak molekül üzerinde yeterli tork (burulma momenti) oluşturdu. Daha önceki deneylerde nanoporlardan geçerken gözlemlenen düzensiz akım sinyalleri, iplikte düğüm oluşumu olarak yorumlanıyordu. Ancak, yapılan daha detaylı analizler, bu yapıların aslında düğüm olmadığını, bunun yerine sıkı ve düzenli sarmallar olan plektonemler olduğunu gösterdi.
Ulrich Keyser liderliğindeki Cambridge Üniversitesi Cavendish Laboratuvarı'ndan araştırmacılar, bu yapıların aslında düğüm değil, tork (burulma momenti) tarafından oluşturulan organize yaylar gibi kıvrımlar olduğunu belirtti. Yapılan deneylerde, DNA ipliklerine küçük kırıklar (nickler) eklenmesi, DNA'nın daha kolay dönmesine ve biriken gerilimi serbest bırakmasına olanak tanıyarak daha az plektonem oluşumuna yol açtı. Bu durum, bu yapıların oluşumunda burulma geriliminin kilit bir rol oynadığını doğruladı.
Araştırmacılar, uygulanan voltajı artırdıklarında, daha güçlü tork nedeniyle plektonemlerin daha yaygın hale geldiğini gözlemlediler. Düğümler yaklaşık 140 nanometre iken, plektonemlerin yaklaşık 2.100 nanometre olduğu belirlendi. Bu bulgunun, moleküler genetik ve biyoteknoloji gibi alanları etkileyerek, DNA dinamiklerinin stres altındaki davranışını anlamak için önemli çıkarımları bulunmaktadır.
Nanopor teknolojisi, DNA dizilerini hızlı ve uygun maliyetli bir şekilde okuma imkanı sunarak bu tür araştırmalara olanak tanımaktadır. Bu teknoloji, genomik araştırmaların demokratikleşmesine katkıda bulunarak, daha geniş çaplı bilimsel ilerlemelerin önünü açmaktadır. Ayrıca, nanopor dizilemenin gerçek zamanlı analiz yeteneği, önceki dizileme yöntemlerine kıyasla daha hızlı sonuçlar alınmasını sağlayarak, hastalık salgınları gibi zaman açısından kritik durumlarda daha hızlı karar almayı mümkün kılmaktadır.
Bu keşif, DNA'nın stresle nasıl başa çıktığına dair anlayışımızı derinleştirmekte ve gen ifadesi, genetik düzenleme ve hücresel süreçler gibi temel biyolojik mekanizmalar hakkında yeni kapılar aralamaktadır. Bu tür yapıların doğal koşullar altında nasıl oluştuğunu gözlemlemek, hücre içi gen düzenlemesi ve DNA'nın hayati süreçlerdeki davranışı hakkında kritik bilgiler sağlayabilir.