Геометрия ДНК оказалась значительно сложнее «двойной спирали»

Геометрия ДНК оказалась значительно сложнее «двойной спирали»

ДНК скручивается не только в известную всем по учебникам биологии двойную спираль — эта макромолекула способна принимать самые фантастические формы, выяснили биологи. Новое исследование представлено в журнале Nature Communications.

Хрестоматийная двойная спираль, которую Джеймс Уотсон и Френсис Крик представили в своей работе по структуре ДНК в 1953 году, соответствует лишь небольшому участку макромолекулы, выяснили авторы нового исследования. «Уотсон и Крик смотрели лишь на один поворот спирали — всего 12 пар оснований нуклеиновых кислот», — отметила соавтор статьи Сара Харрис (Sarah Harris).

Однако ДНК состоит из примерно трех миллиардов пар оснований (у человека), и целый метр генетической информации должен уместиться внутри клетки, диаметр которой не превышает десяти микрон. Чтобы втиснуться в ядро клетки, молекула ДНК должна быть точно и тесно скручена.

Чтобы разобраться в этом процессе, ученые воссоздали молекулы ДНК в лаборатории. Поскольку отдельные нити ДНК не скручиваются, исследователям пришлось с большим трудом скручивать и раскручивать спираль, виток за витком, используя короткие круглые фрагменты, состоящие из тысяч пар оснований.

В итоге взору ученых предстало множество причудливых форм. «Некоторые витки обладали острыми углами, некоторые напоминали восьмерки, наручники, ракетки или даже швейные иглы. Некоторые в результате многочисленных закруток становились похожи на палочки», — рассказала ведущий автор статьи Росица Иробалиева (Rossitza Irobalieva).

Чтобы выяснить, как такие петли с генетическим кодом ведут себя в реальном времени, ученые выделили чистые препараты кольцевой ДНК с разной степенью скрученности, заморозили их и составили трехмерные модели этих фрагментов.

Компьютерное моделирование показало, что даже мостики пар оснований, придающие спирали ДНК ее структуру, иногда разрываются. Речь идет о мостиках между комплементарными основаниями (аденином и гуанином, например). При скручивании и раскручивании спирали эти мостики нередко распадаются. Этот феномен и позволяет ДНК сгибаться, чтобы уместиться на ограниченной площади клеточного ядра.

Исследование необычных форм ДНК имеет и практическую пользу: ученые смогут лучше понять работу препаратов, взаимодействующих с этой молекулой. Дело в том, что эффективность лекарств зависит от того, как их молекулы узнают определенную структуру внутри клеток организма (подобно тому, как ключ подходит к замку).

Lenta.ru

Похожие новости:
Изобретатель гравицапы показал в планетарии пластинофон и овалоид
В Московском планетарии проходит выставка художника и изобретателя Вячеслава Колейчука "Геометрия космоса". Колейчук — создатель таких музыкальных инструментов, как пластинофон и овалоид. Изобрел штриховую стереографию. Придумал гравицапу, создал космический реквизит к фильму Данелии "Кин-дза-дза".  Играть на таких ..
2012-10-5 2264 0 Разное, интересное
0
Физики сжали алмаз в три раза
Ученым из США удалось под давлением сжать алмаз более чем в три раза. Результаты своего исследования авторы опубликовали в статье в журнале Nature, в котором сообщается, что максимальная степень сжатия, которую удалось добиться ученым, составила 3,7 раза. Давление, необходимое для этого, оказалось равным ..
2014-07-17 2186 0 Разное, интересное
0
Создан робот с искусственным интеллектом
"Про многих японских роботов можно сказать: да, они ходят очень красиво, но они не способны адаптироваться к окружающей среде. Если он идет по ровной поверхности, и там поставили порог, он споткнется и упадет. Наши алгоритмы позволяют распознать это препятствие и преодолеть его", - рассказал сотрудник ..
2012-06-19 3513 0 Разное, интересное
0
Робот на Arduino побил мировой рекорд по сборке кубика Рубика
Американцы Джей Флэтленд (Jay Flatland) и Пол Роуз (Paul Rose) сконструировали робота, собирающего кубик Рубика значительно быстрее последнего рекорда среди роботов, установленного в 2014 году. По словам авторов, они ожидают официальных испытаний и формального подтверждения нового ..
2016-01-25 2153 0 Разное, интересное
0
Американцы придумали беспилотник из грибов и бактерий
Американские инженеры представили первый в мире «биологический дрон» — автономный летательный аппарат, корпус которого изготовлен из грибов (живые организмы по ходу роста приняли нужную форму). Дрон успешно прошел испытания, сообщает New Scientist. Главную ценность изобретение представляет ..
2014-11-13 1833 0 Разное, интересное
0
Жизнь оказалась занесенной из космоса
Ученые Эдинбургского университета пришли к выводу, что жизнь на Земле возникла благодаря потокам космической пыли, которые занесли на планету биологические молекулы или даже примитивные формы жизни. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте Phys.org.По словам исследователей, микроскопические живые ..
2017-11-23 8813 0 Разное, интересное
0
Робота Atlas готовят для ликвидации последствий стихии
DARPA презентовала готовую версию человекоподобного робота ATLAS, который будет звездой на предстоящей выставке DARPA Robotics Challenge (DRC), сообщает weblaboratory.org. Он разработан командой Boston Dynamics, которая входит в топ лучших команд, соревнующихся в последнее время на Virtual ..
2013-07-12 1546 0 Разное, интересное
0
Учёные приравняли интеллект ворон к приматам
До последнего времени главными «интеллектуалами» животного мира считались человекообразные обезьяны. Однако теперь приматам придётся потесниться, поскольку у них появился серьёзный конкурент - вороны. Учёные сразу нескольких стран провели исследования, доказывающие высокие умственные способности больших ..
2015-01-06 2169 0 Разное, интересное
0
Старым Blu-ray дискам нашли применение в солнечных батареях
Американские ученые предложили использовать диски стандарта Blu-ray в солнечных батареях. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Communications. Носители Blu-ray увеличивают поглощение солнечного света элементами батареи на 21,8 процента. Как показало исследование, это связано с физической реализацией ..
2014-11-27 1765 0 Разное, интересное
1
Наука в России слаба, зато много академиков
Великий обман диетологии. Цели диетологии заключаются в нормализации обмена веществ, оздоровлении организма, скорейшем восстановлении больных после перенесенных заболеваний, а также корректировки веса. При этом не обойтись без оценки энергетической ценности пищевых продуктов, для чего используется ..
2012-08-27 2112 0 Разное, интересное
0
Гигантский каньон обнаружен подо льдом Гренландии
Каньон огромных размеров был обнаружен недавно под толстыми льдами Гренландии. Ученые отмечают, что эта речная долина одна из самых больших в мире. Длина каньона составляет 800 км, в то время как глубина - до 800 м, передает агентство BBC. Каньон, образованный древней рекой, которая протекала 4 млн. ..
2013-08-31 2568 0 Разное, интересное
0
Человек доказал свое превосходство над компьютером в безлимитном покере
Двухнедельный турнир по покеру между лучшей компьютерной программой и четырьмя профессионалами (из первой десятки рейтинга лучших игроков мира) закончился победой человека. Разработанная в Университете Карнеги-Меллон программа Claudico проиграла в безлимитный техасский холдем около 732 тысяч долларов. ..
2015-05-12 1931 0 Разное, интересное
-1
Таинственная "гуглобаржа" оказалась шоу-румом Google X
Журналисты выяснили назначение загадочной баржи Google, пришвартованной к причалу в заливе Сан-Франциско (штат Калифорния). Как передает телеканал KPIX, судно будет служить выставочным залом для спецпроектов компании и продуктов, разработанных внутри лаборатории Google X. Проект готовят уже больше ..
2013-11-2 1646 0 Разное, интересное
0
Ученые оценили время существования человечества
Астрофизики из Гарвардского и Оксфордского университетов оценили время существования жизни вокруг пригодных для этого звезд. Препринт исследования опубликован на сайте arXiv.org.Время существования жизни на планете вблизи звезды имеет тот же порядок, что и время существования самой звезды, если светило ..
2016-07-03 2064 0 Разное, интересное
-1
Сестра создателя Facebook оказалась в центре скандала
Семейная фотография гендиректора Facebook Марка Цукерберга стала достоянием общественности из-за запутанных настроек приватности социальной сети. История началась с того, что Рэнди — сестра Цукерберга — разместила в своей ленте снимок, открыв к нему доступ ..
2012-12-27 1783 0 Разное, интересное
0