York, Sheffield ve Leeds Üniversitelerinden araştırmacılar tarafından, küçük DNA çemberlerinin bir hücrenin içindeki dans benzeri hareketleri nasıl yaptıklarını ilk kez görmemizi sağlayan video oluşturdular.
York, Sheffield ve Leeds Üniversitelerinden bir bilim ekibi tarafından geliştirilen görüntüler, şimdiye kadar yakalanmış tek bir DNA molekülünün en yüksek çözünürlüklü görüntülerine dayanıyor.
Mikroskobik İncelemeler
Daha önce bilim adamları, yalnızca statik görüntü almakla sınırlı mikroskoplar kullanarak DNA’yı görebiliyorlardı. Ancak şimdi Yorkshire ekibi, bükülmüş DNA moleküllerinin videolarını oluşturmak için gelişmiş atomik kuvvet mikroskobunu süper bilgisayar simülasyonlarıyla birleştirmeyi başardı.
Görüntüler o kadar ayrıntılı ki, DNA’nın ikonik çift sarmal yapısını görmek mümkün, ancak simülasyonlarla birleştirildiğinde, araştırmacılar DNA’daki her bir atomun konumunu ve nasıl bükülüp kıvrıldığını görebildiler.
Her insan hücresi iki metre DNA içerir. Bu DNA’nın hücrelerimizin içine sığması için bükülmek, dönüp sarılmak üzere evrimleşmiştir. Bu, döngüsel DNA’nın genomun her yerinde olduğu ve gevşemiş meslektaşlarından daha dinamik davranış gösteren bükülmüş yapılar oluşturduğu anlamına gelir.
Ekip, molekülün her iki ucunda bir halka oluşturacak şekilde birleştirildiği için özel olan DNA mini dairelerine baktı. Bu döngü, araştırmacıların DNA mini dairelerine fazladan bir bükülme vermesini sağlayarak DNA’nın daha güçlü dans etmesini sağladı.
Araştırmacılar, herhangi bir bükülme olmaksızın gevşetilmiş DNA’yı görüntülediklerinde, çok az şey yaptığını gördüler. Bununla birlikte, DNA’ya ek bir bükülme verdiklerinde, aniden çok daha dinamik hale geldi ve bazı çok egzotik şekilleri benimsediği görülebildi. Bu egzotik dans hareketlerinin, daha geniş bir şekil yelpazesi benimsedikleri ve daha çok çeşitli diğer moleküller onu çekici bulduğu için, DNA için bağlanma partnerleri bulmanın anahtarı olduğu bulundu.
Hücrelerde DNA mini halkalarını tespit eden Stanford’un önceki araştırması, bunların potansiyel sağlık ve yaşlanma göstergeleri olduklarını ve hastalık için erken belirteçler olarak işlev görebileceklerini öne sürüyor.
DNA mini daireleri bükülüp bükülebildiğinden, aynı zamanda çok kompakt hale gelebilirler. DNA’yı bu kadar detaylı inceleyebilmek, bükülmüş ve sıkıştırılmış DNA çemberlerinin hücrelere nasıl girdiklerini kullanarak yeni gen terapilerinin gelişimini hızlandırabilir.
Bu çalışmalar bize ne sağlayacak ?
Çalışmada teorik modellemeyi yapan, EPSRC Erken Kariyer Üyesi ve York Üniversitesi Fizik Bölümü öğretim görevlisi Dr. Agnes Noy şunları söyledi: “Bilgisayar simülasyonları ve mikroskopi görüntüleri, deneyler yapıyor ve çift sarmal DNA’nın her bir atomunun nasıl dans ettiğini izlememizi sağlıyor. “
Görüntüleri yakalayan Sheffield Üniversitesi Polimerler ve Yumuşak Madde öğretim görevlisi Dr. Alice Pyne, “Görmek inanmaktır, ancak DNA kadar küçük bir şeyle, tüm DNA molekülünün sarmal yapısını görmek son derece zordu.
Geliştirdiğimiz videolar, DNA bükülmesini daha önce hiç görülmemiş bir ayrıntı düzeyinde gözlemlememizi sağlıyor. “
Araştırmada kullanılan DNA mini dairelerini yapan ABD, Houston Teksas’taki Baylor Tıp Koleji’nden Profesör Lynn Zechiedrich, “Dr. Pyne ve iş arkadaşının süper sarmallı mini dairelerimizin yeni AFM yapıları son derece heyecan verici, çünkü dikkat çekici ayrıntı, ne kadar kırışmış, kabarmış, kıvrılmış, denatüre olmuş ve tuhaf bir şekilde şekillendirilmiş, bir gün kontrol etmeyi umuyoruz. “
Araştırmayı denetleyen Leeds Üniversitesi Fizik ve Astronomi Okulu’nda doçent olan Dr. Sarah Harris şunları söyledi: “Fizik yasaları, atom altı parçacıklar ve galaksiler için olduğu kadar minik ilmekli DNA için de geçerlidir. Bükülmüş DNA’nın fiziğini anlamak için süper bilgisayarları kullanabiliriz. Bu, Profesör Zechiedrich gibi araştırmacıların gelecekteki tedaviler için ısmarlama mini daireler tasarlamasına yardımcı olacaktır. “