Молекулы ДНК несут отрицательный электрический заряд, из-за которого по законам физики должны отталкиваться друг от друга. Однако в живых клетках им необходимо сближаться для таких процессов, как рекомбинация генов или их «выключение». Сбои в этих механизмах могут приводить к развитию рака. Международная группа учёных впервые в деталях показала, как ДНК преодолевает электростатическое отталкивание.
Исследователи из университетов Йорка, Шеффилда и Имперского колледжа Лондона с помощью атомно-силового микроскопа смогли наблюдать, как короткие фрагменты ДНК выстраиваются друг напротив друга с высокой точностью. Компьютерное моделирование показало, что ключевую роль в этом процессе играют положительно заряженные ионы металлов. Они располагаются в бороздках спиралей ДНК и образуют молекулярные мостики, которые стягивают две молекулы вместе.
Результаты экспериментально подтвердили теорию «ДНК-молнии», выдвинутую около 20 лет назад. Согласно этой гипотезе, ионы солей в окружении ДНК создают чередующиеся участки с разным зарядом, которые позволяют соседним молекулам сцепляться, подобно зубцам застёжки-молнии. До сих пор напрямую доказать эту модель не удавалось.
Учёные также выяснили, что разные участки ДНК сближаются с неодинаковой силой. Некоторые последовательности образуют более прочные контакты – своего рода «горячие точки», где две спирали взаимодействуют особенно активно. Это открытие поможет точнее определять участки генома, отвечающие за распознавание ДНК. Понимание этих механизмов важно для изучения мутаций, которые нарушают нормальную работу клеток и провоцируют онкологические заболевания.
Новые данные могут найти применение и в биотехнологиях. Возможность программировать силу взаимодействия между определёнными последовательностями ДНК в перспективе позволит создавать настраиваемые наноструктуры для различных задач. Статью опубликовали в журнале Nucleic Acids Research.
