Новейшая модель ДНК раскрыла тайны гибкости молекулы

Модель, проливающую новый свет на физические свойства ДНК разработали Вонмук Хван, доцент общеуниверситетской кафедры Биомедицинской инженерии и его аспирант Сяоцзин Тэн. Хван использовал компьютерное моделирование и теоретический анализ в исследовании биомолекул, таких как ДНК, которые выполняют важнейшие функции в организме человека. Его последняя модель, которая обеспечивает движение на основе анализа ДНК, подробно изложена в научном журнале ACS Nano.

В дополнение к хранению генетической информации, необходимой для построения и поддержания организма, ДНК имеет ряд невероятно интересных физических свойств, которые делают её идеальным материалом для строительства наноустройств, отметил Хван. Например, ДНК, находящиеся внутри ядра одной клетки человека могут вытягиваться на длину до четырех футов, благодаря ряду складок, изгибов и поворотов, она локализуется на участке не больше одного микрона, что значительно меньше толщины человеческого волоса. ДНК также может быть запрограммирована для самостоятельной сборки и разборки, что делает молекулу пригодной для построения нано-механических приборов.

Например, в двойной спирали ДНК-цепи, отмечает Хван, участки ДНК могут иметь различную гибкость, в зависимости от того, как организованы последовательности нуклеотидов в цепи. Более того, в модели Хвана выявлена реакция ДНК на конкретные способы приложения физической силы – либо скручивания, либо изгиба. В результате был получен ответ на вопрос о влияниибелковых связей на ДНК: "Когда белки образуют с молекулой связи без особых энергетических затрат они имеют тенденцию скручивать ДНК, ну а связи с высокой энергией приводят к изгибам молекулы", -  говорит Хван.

Долгое время исследователи использовали генетический материал, чтобы построить ряд наноразмерных конструкций, формируя из них различные трехмерные формы, словно ящики, которые можно открывать и закрывать. Процесс, известный как ДНК-оригами, до сих пор плохо исследован, но информация, предоставленная моделью Хвана  может помочь ученым создавать и более сложные конструкции.