Ny viden om DNA under indflydelse af stærke kræfter – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

Niels Bohr Institutet > Nyheder > Nyheder 2011 > Ny viden om DNA under ...

23. maj 2011

Ny viden om DNA under indflydelse af stærke kræfter

Forskere i biofysik på bl.a. Niels Bohr Institutet har opdaget helt nye sider af DNA og observeret flere fænomener med overordentlig stor betydning for cellernes mekanismer. Ved at undersøge, hvordan DNA opfører sig under påvirkning af en kraft har de fundet ud af, at DNA smelter, og at smelte-boblerne afhænger af sekvensen af DNA-strengens basepar. Disse opdagelser er helt nye og i modstrid med, hvad man hidtil har troet, men opdagelserne er baseret på ekstremt pålidelige og præcise målinger. Resultaterne er netop publiceret i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift, Nature Physics.

DNA er det vigtigste molekyle i en levende organisme. Det indeholder al information om individet og korrekt aflæsning af DNA af cellulære mekanisker er en nødvendig betingelse for, at organismen holder sig i live og forbliver rask. Når DNA afkodes og vedligeholdes af cellens små 'maskiner', udsættes DNA konstant for kræfter, som hiver, strækker, presser og bøjer DNA, og dermed bliver de fysiske egenskaber af DNA afgørende for korrekt aflæsning og vedligehold.

Et forskerhold bestående af forskere fra Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet, Vrije Universitetet i Amsterdam og ESPCI, Paris har i detalje afdækket, hvordan DNA opfører sig, når det udsættes for kræfter à la dem fra cellens maskineri.

 

Figuren viser et dobbelt strenget DNA molekyle, som holdes udspændt mellem to optiske pincetter. Når pincetterne hiver i molekylet vil det først udvides, vride sig og til sidst smelte i 'bobbler'.

"Vi fandt meget overraskende, at når DNA strækkes, vrider det sig om sig selv. Ved lave kræfter vrider det i retningen af DNA's dobbelt helix, men ved højere kræfter tilbagevrider det, altså folder helix-formen ud", fortæller biofysiker ved Niels Bohr Institutet, Lene Oddershede, der leder forskningsgruppen, Optisk Pincet.

Hun fortæller, at disse fysiske fænomener har forskerne indbygget i en helt ny teoretisk model, som korrekt beskriver DNA's opførsel, når det udsættes for en kraft helt op til de kræfter, som vil smelte DNA. Den nye model hedder 'twistable worm-like-chain' modellen.

Smelter som bobler

Forskerne har strakt et enkelt DNA molekyle ved hjælp af en såkaldt optisk pincet, som er et nanoværktøj, der er i stand til uhyre præcist at udøve en kraft på det udspændte molekyle og samtidig måle præcist, hvor langt molekylet er. Når DNA udsættes for en kraft på omkring 65 pN vil det udvide sig ganske meget uden at man behøver anvende mere kraft. Det, der sker, er, at DNA smelter fra værende dobbeltstrenget til at blive enkelt strenget. Forskerne har vist, at når DNA smelter sker det i bobler, hvor hundredvis af basepar smelter samtidigt. Den præcise størrelse af smelteboblerne kan forudsiges, når man kender basepar-sekvensen.

"Resultaterne er ekstra interessante, fordi de i nogen grad modsiger tidligere litteratur og belyser nye sider af DNA med overordentlig stor betydning for cellulære mekanismer", siger Lene Oddershede og forklarer, at grunden til, at netop denne forskergruppe med eksperimentel basis på Niels Bohr Institutet og i Amsterdam har været i stand til at foretage disse opdagelser er, at de optiske pincetter er af uovertruffen kvalitet med utroligt godt signal/støj forhold. Så små bevægelser på kurven, der stammer fra 'smelte-bobler', og som af andre er blevet bortforklaret som støj, har denne forskergruppe kunnet observere ikke var støj, men et meget meningsfyldt signal, som giver informationer om basale egenskaber af DNA. 

Artikel i Nature Physics >>