Britským vědcům se podařilo vytvořit vůbec první video pohybů DNA. Pomocí mikroskopu s vysokým rozlišením v kombinaci s počítačovými simulacemi se jim podařilo zachytit zatím nejdetailnější záběry každého atomu molekuly DNA v pohybu. Výsledky výzkumu byly publikovány v Nature Communications.

O tom, že DNA je molekula, která v buňkách mění tvar, se ví již dlouho, stále se však jedná o neprobádané pole. Možná se ptáte, proč má DNA potřebu se v buňce hýbat? Vysvětlení je hned několik.

Prvním z mnoha je, že DNA se snaží v buňce zaujímat takový tvar, aby se mezi ostatní molekuly, kterých je v buňce požehnaně, co nejlépe vměstnala.

Druhou odpověď na otázku můžeme hledat v samotné struktuře DNA – jedná se o dvoušroubovici, což znamená, že je složená ze dvou do sebe zapletených vláken. Pokud se v nějakém místě tyto dvě vlákna do sebe zapletou ještě více, vznikne v molekule pnutí, které je uvolněné právě pohybem DNA.

Třetím, ale rozhodně ne posledním, vysvětlením pohybů DNA je to, že DNA svým pohybem maximalizuje šanci pro vazbu s nějakou okolní molekulou. Tento fenomén vědce zvlášť zajímá, protože se na DNA mohou vázat například i léky proti rakovině. Jeden z principů léčby se nazývá gene silencing, neboli umlčování genů, kdy je poškozený gen pomocí léku odstíněn a přestává v buňce škodit. Pro úspěšný návrh této léčby je užitečné znát mechaniku pohybu DNA, aby mohl být lék s co největší úspěšností na DNA navázán.

K analýze mechaniky pohybu DNA vědci použili DNA minicircles, což jsou malé kroužky DNA, které se najčastěji vyskytují u prokaryotních organismů. DNA minicircles podle vědců dostatečně reprezentují tkáňově specifickou extrachromosomální DNA u člověka. Zdroj: https://www.youtube.com/watch?v=fJ4JMXkQzoA

V čem by tedy mohl být tento výzkum prospěšný? Modelování pohybů DNA by mohlo pomoci předpovídat interakce DNA s jinými molekulami, kterými mohou být i léky. Tento výzkum a jemu podobné zároveň přispějí k rozvoji DNA diagnostiky a nanotechnologií.

Zdroj: Pyne, A.L.B., Noy, A., Main, K.H.S. et al. Base-pair resolution analysis of the effect of supercoiling on DNA flexibility and major groove recognition by triplex-forming oligonucleotides. Nat Commun 12, 1053 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-21243-y

Úvodní obrázek: lisichik/pixabay