Neue Technik beleuchtet DNA-Helix
"Wir haben einen sehr cleveren Trick gefunden, um die Torsionssteifigkeit der DNA zu messen"
Cornell-Forscher haben einen neuen Weg gefunden, die Torsionssteifigkeit der DNA zu messen - wie viel Widerstand die Helix bietet, wenn sie verdreht wird - eine Information, die möglicherweise Aufschluss darüber geben kann, wie Zellen funktionieren.
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Das Verständnis der DNA ist von entscheidender Bedeutung: Sie speichert die Informationen, die die Funktionsweise von Zellen steuern, und wird zunehmend für Anwendungen in der Nano- und Biotechnologie genutzt. Eine Schlüsselfrage für DNA-Forscher war, welche Rolle die spiralförmige Natur der DNA bei Prozessen spielt, die auf der DNA ablaufen.
Wenn sich ein Motorprotein entlang der DNA vorwärts bewegt, muss es die DNA verdrehen oder rotieren und daher gegen den Drehwiderstand der DNA arbeiten. (Diese Motoren können die Genexpression oder die DNA-Replikation durchführen, während sie sich entlang der DNA bewegen.) Wenn ein Motorprotein auf zu viel Widerstand stößt, kann es zum Stillstand kommen. Obwohl die Wissenschaftler wissen, dass die Torsionssteifigkeit der DNA eine entscheidende Rolle bei den grundlegenden Prozessen der DNA spielt, war es bisher äußerst schwierig, die Torsionssteifigkeit experimentell zu messen.
In "Torsional Stiffness of Extended and Plectonemic DNA" (Torsionssteifigkeit von verlängerter und plektonemischer DNA), veröffentlicht am 7. Juli in Physical Review Letters, berichten Forscher über einen neuen Weg, die Torsionssteifigkeit der DNA zu messen, indem sie messen, wie schwer es ist, die DNA zu verdrehen, wenn der Abstand zwischen den Enden der DNA konstant gehalten wird.
"Wir haben einen sehr cleveren Trick gefunden, um die Torsionssteifigkeit der DNA zu messen", sagt die Hauptautorin Michelle Wang, die James Gilbert White Distinguished Professor in den physikalischen Wissenschaften in der Abteilung für Physik im College of Arts and Sciences und Forscherin des Howard Hughes Medical Institute.
"Intuitiv scheint es, dass sich die DNA unter einer extrem geringen Kraft extrem leicht verdrehen lässt", sagte Wang. "In der Tat sind viele Menschen von dieser Annahme ausgegangen. Wir haben herausgefunden, dass dies nicht der Fall ist, sowohl experimentell als auch theoretisch".
Die Technik bietet auch neue Möglichkeiten, verdrillungsinduzierte Phasenübergänge in der DNA und ihre biologischen Auswirkungen zu untersuchen. "Viele Kollegen haben mir gegenüber geäußert, dass sie von dieser Entdeckung sehr begeistert sind, da sie weitreichende Auswirkungen auf DNA-Prozesse in vivo hat", so Wang.
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