Физики-теоретики любят играть с очень нетрадиционными игрушками. Мануэль Манги из Университета Тулузы во Франции и его коллеги приняли, казалось бы, игривый подход в анализе того, что происходит с двухцепочечной молекулой ДНК, когда она растянута до предела, сообщает itword.org.
Данное исследование в самое ближайшее время будет опубликовано в EPJ E.
Вместо того, чтобы использовать оптический пинцет для растягивания ДНК, как это делалось ранее в экспериментальных условиях, авторы сосредоточились на использовании теоретических моделей для объяснения структурных деформаций ДНК и определения, какие именно её механические характеристики могут объяснить некоторые биологические процессы.
Более, чем пятнадцать лет назад учёные обнаружили, что ДНК подвергается двум структурным переходам, когда её тянут за обои концы. Проблема заключалась в том, что в экспериментальных условиях этих два перехода могут перекрываться и поэтому за ними трудно наблюдать. Вместо этого, Манги и его коллеги сосредоточились на стандартном математическом инструменте, названном «двойной дискретной моделью, подобной модели Изинга», чтобы имитировать растяжение ДНК и соответственно наблюдать за экспериментом.
Благодаря такому теоретическому подходу, авторы подтвердили, что после преодоления первоначального сопротивления при растяжении с силой около 65 пиконьютон (pN), ДНК растянулась почти вдвое по сравнению с первоначальной длиной и в то же время стала менее жёсткой. Также, учёные подтвердили и другие известные структурные переходы, происходящие в пределах 135 pN. Несмотря на то, что критические силы обоих переходов зависят от последовательности ДНК, исследователи обнаружили, что вторая клетка в большинстве случаев зависима от первой.
Превышая силу в 135 pN, ДНК начинает распадаться на одноцепочечную ДНК, аналогичную той, которую получают когда ДНК подогрета и подвергается термическому денатурированию. Таким образом, эта модель устраняет разрыв между силой, индуцированной механическим растяжением и термическим денатурированием, а также может потенциально помочь в понимании того, как ДНК выполняет свои биологические функции, такие как взаимодействие с белками и как она упаковывается в вирусах.
Источник: itword.org
