Предложен метод использования однонитевых ДНК для формирования эффекта ДНК-штор

В Колумбийском университете (США) созданы микрожидкостные устройства на основе «ДНК-штор» из однонитевых молекул ДНК (ssDNA). Они позволят изучать взаимодействия между ssDNA и белками в условиях реального времени.

До сих пор наблюдение за процессами, происходящими между ДНК и белками, ограничивалось двухспиральными ДНК (dsDNA). Несмотря на то что молекулы ДНК обычно существуют именно в форме двойной спирали, они имеют привычку разделяться на однонитевые фрагменты во время некоторых важных процессов, таких как рекомбинация или восстановление поврежденной ДНК. Вот почему возможность изучения взаимодействия ssDNA с белками — весьма серьёзное достижение.

Ученые смогли найти способ, позволяющий получить эффект ДНК-штор, используя для этого однонитевые ДНК длиной в 50 000 нуклеотидов. (Иллюстрация ACS.)

Но сначала давайте разберёмся с терминами. Что такое «ДНК-шторы» (DNA curtains)? Представьте себе большой набор близко расположенных молекул ДНК (для начала пусть это будут dsDNA), накрепко привязанных одним концом к неподвижной поверхности. При погружении такой поверхности в поток жидкости и при условии значительного числа молекул ДНК можно наблюдать, как ДНК образуют то, что проще всего описать как «штора, свисающая с гардинной палки». Такая система позволяет изучать динамику отдельных белковых молекул, взаимодействующих с ДНК в реальном времени.

В отличие от dsDNA, однонитевая молекула ДНК очень гибка и проявляет стойкую тенденцию к образованию водородных связей внутри себя, что приводит к бессистемному набору петель разной длины, скрученных и вывернутых как придётся. Именно эта особенность поведения ssDNA не позволяла использовать их для создания эффекта ДНК-штор.

Ученые из Колумбийского университета избежали названной проблемы с помощью флюоресцирующей (меченой) версии репликативного белка А (РБА). Этот протеин способен прочно и специфично связываться с ssDNA. В результате ssDNA теряет свою «спутанную» структуру и становится менее гибкой, что делает её подходящей для формирования «штороподобной» структуры. Присутствие же флюоресцентной метки в структуре РБА упрощает наблюдения за поведением ssDNA в составе ДНК-штор.

Чтобы не быть голословными, учёные провели простой эксперимент, доказавший работоспособность их устройства. Для постановки «двухцветного» эксперимента к белку хеликазе Sgs1 привязали люминесцирующую сиреневым цветом квантовую точку. Было показано, что меченые белки Sgs1 и РБА связываются по всей длине ssDNA, состоящей из 50 000 нуклеотидов.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Analytical Chemistry.

Подготовлено по материалам Chemistry World.