Araştırmacılar, hücresel süreçlerin anlaşılmasında devrim yaratma ve gelişmiş biyomateryallerin önünü açma potansiyeline sahip, DNA damlacıkları içinde daha önce bilinmeyen bir moleküler hareket türü keşfetti. Bu bulgu, tıp ve malzeme biliminde önemli gelişmelere yol açabilir.
Johannes Gutenberg Üniversitesi Mainz, Max Planck Polimer Araştırma Enstitüsü ve Texas Üniversitesi Austin'den bilim insanları, DNA polimerlerinden yapılmış damlacıklara giren misafir moleküllerin rastgele yayılmadığını gözlemledi. Bunun yerine, damlacıklar içinde düzenli bir şekilde hareket ederek keskin, dalga benzeri bir cephe oluşturuyorlar. JGU Kimya Bölümü'nden Weixiang Chen, "Bu tamamen beklenmedik bir davranış" diye açıklıyor. Bulguları Nature Nanotechnology dergisinde yayınlandı.
Klasik difüzyon modelinde, sıvılardaki moleküller kademeli olarak yayılır. Örneğin, suya bir damla mavi boya eklendiğinde, renk yavaşça dağılır. Ancak, DNA damlacıklarındaki misafir moleküller farklı davranır. JGU Kimya Bölümü'nden Profesör Dr. Andreas Walther'e göre, "Moleküller, klasik modellere aykırı, moleküler bir dalgaya veya hareket eden bir sınıra benzeyen, yapılandırılmış ve kontrollü bir şekilde hareket eder."
Araştırma ekibi, biyomoleküler yoğunlaşmalar olarak da bilinen binlerce tek DNA ipliğinden yapılmış damlacıklar kullandı. Bu damlacıkların benzersiz özelliği, özelliklerinin DNA yapısı ve tuz konsantrasyonu gibi parametreler kullanılarak hassas bir şekilde ayarlanabilmesidir. Bu damlacıklar ayrıca, zarsız karmaşık biyokimyayı düzenlemek için benzer yoğunlaşmalar kullanan biyolojik hücrelerde de önemlidir. Chen, "Sentetik damlacıklarımız böylece doğal süreçleri taklit etmek ve daha iyi anlamak için mükemmel bir model sistemi oluşturuyor" diyor. Araştırmacılar, damlacıkların içini özel olarak tanıyabilen ve bağlayabilen, özel olarak tasarlanmış "misafir" DNA ipliklerini DNA damlacıklarına soktular. Misafir moleküllerin yeni hareketi, eklenen DNA ve damlacıkta bulunan DNA'nın birbirine bağlandığı anahtar-kilit prensibine bağlanır. Chen'e göre bu, yumuşak malzemelerde tamamen yeni bir fenomen olan dinamik bir durum yaratır.
Bu bulgular sadece yumuşak malzemelerin fiziğini anlamak için değil, aynı zamanda hücrelerdeki kimyasal süreçler için de önemlidir. Walther, "Hücrelerin sinyalleri nasıl düzenlediğini ve moleküler olayları nasıl organize ettiğini anlamada eksik olan parçalardan biri olabilirler" diye belirtiyor. Bu, proteinlerin hücre çekirdeklerinden sitoplazmaya göç ettiği ve yoğunlaşmalar oluşturduğu nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde özellikle ilgi çekicidir. Yaşlandıkça, dinamik bir durumdan daha katı bir duruma geçerek sorunlu fibriller oluştururlar. Walther, "En azından, bu yaşlanma süreçlerinin, nörodejeneratif hastalıklar için uzun vadede tamamen farklı bir tedavi seçeneği sunacak olan bulgularımız yardımıyla etkilenebileceği düşünülebilir" sonucuna varıyor.