На ДНК рассмотрели прыгающие супервитки

Работа опубликована в журнале Science, ее краткое содержание приведено на сайте Делфтского технического университета. Супервитками называются скручивания 2-цепочечной нуклеиновой кислоты вокруг самой себя. Если один конец линейной ДНК закрепить на подложке, а 2-ой конец поворачивать вокруг оси молекулы, то нить ДНК будет образовывать петли - супервитки. Подобные витки часто образует, например, телефонный провод, если его перекрутить. Как и в случае проводов, в ДНК супервитки возникают из-за топологического напряжения.

Отличие заключается в том, что в природе супервитки выполняют важные биологические функции. Существуют даже специальные ферменты, которые перекручивают ДНК и заставляют ее образовывать супервитки. У бактерий супервитки управляет тем, насколько активно работают те или иные гены. У высших организмов супервитки, закрепленные в основании специальными ферментами, позволяют отделить управление определенным участком ДНК от остального генома.

Исследователи в ходе эксперимента небольшой участок ДНК закрепляли одним концом на подложке, а к другому присоединяли магнитную частицу. Затем, с помощью внешнего магнитного поля магнитную частицу закручивали, что приводило к образованию на нуклеиновой кислоте супервитков. За их образованием следили при помощи флюоресцентного микроскопа. На приводимом видео супервитки выглядят как зоны уплотнения светимости.

Ученые показали, что супервитки могут не только постепенно двигаться (это было понятно изначально), но и "прыгать" по молекуле. Между переходом супервитка из одного в другой конец нуклеиновой кислоты в таком случае проходило не более 20 миллисекунд. Основное воздействие на динамику оказывала концентрация ионов в растворе и сила, с которой растягивали нуклеиновую кислоту.

Имеется ли внутриклеточная роль у обнаруженных "прыжков", пока не понятно. Эксперимент проводился в искусственной системе, не содержащей ни одного из множества белков, которые управляют топологией ДНК в ядре. Тем не менее, он показывает, что возникающее в одной части молекулы напряжение может почти мгновенно передаваться другой области, что может иметь большое значение для управления генами.