Нове дослідження, проведене вченими Кембриджського університету, спростовує багаторічні уявлення про поведінку ДНК під напругою. Замість того, щоб заплутуватися у вузли, як вважалося раніше, ДНК під тиском згортається в організовані, пружиноподібні структури, відомі як плектонеми.
Це відкриття стало можливим завдяки експериментам з використанням нанопор – крихітних отворів, через які проходить одна нитка ДНК. Дослідники помістили ДНК у лужний сольовий розчин і застосували напругу та потік рідини, щоб проштовхнути її через нанопору. Ці сили спричинили обертання ДНК, створюючи крутний момент, який змушував молекулу скручуватися.
Попередні експерименти інтерпретували нерегулярні сигнали струму під час проходження ДНК через нанопори як утворення вузлів. Однак детальніший аналіз показав, що ці структури насправді є плектонемами – щільними, впорядкованими спіралями, які багаторазово згортаються самі по собі. Розмір плектонем сягав близько 2100 нанометрів, тоді як вузли були значно меншими, приблизно 140 нанометрів.
Збільшення прикладеної напруги призводило до утворення більшої кількості плектонем через посилення крутного моменту. Дослідження також показало, що розриви в нитках ДНК зменшували утворення плектонем, підтверджуючи їхню залежність від напруги в молекулі.
Це відкриття має значні наслідки для розуміння динаміки ДНК під напругою, що може вплинути на галузі молекулярної генетики та біотехнологій. Розуміння реакції ДНК на фізичний стрес може допомогти в розробці нових методів доставки генів або в дослідженні механізмів генетичних захворювань, спричинених структурними змінами ДНК.
Результати дослідження, опубліковані в журналі Nature Communications, підкреслюють важливість перегляду усталених наукових парадигм за допомогою нових експериментальних технік. Вони також вказують на те, що природні процеси можуть бути більш впорядкованими та ефективними, ніж припускалося раніше, навіть під тиском.