به گزارش پایگاه خبری دانه، دانشمندان برای نخستینبار موفق شدند نحوه نزدیک شدن و زیپ شدن دو مولکول DNA در کنار یکدیگر را با وضوح بالا مشاهده کنند.
دی ان ای معمولا دوست ندارد به یک مولکول دی ان ای دیگر نزدیک شود. دلیل آن ساده است. مولکولهای DNA بار الکتریکی منفی دارند و دو بار همنام یکدیگر را دفع میکنند. با این حال، درون سلول اتفاق عجیبی رخ میدهد. مولکولهای DNA میتوانند به یکدیگر نزدیک شوند و حتی توالیهای مشابه خود را شناسایی کنند. دانشمندان سالها درباره چگونگی وقوع این فرایند پرسش داشتند. حالا برای اولین بار توانستهاند بخشی از این راز را مستقیما مشاهده کنند.
پژوهشگران دانشگاههای یورک و شفیلد در بریتانیا موفق شدهاند تصاویری با وضوح بسیار بالا از نزدیک شدن دو مولکول دی ان ای ثبت کنند. تصاویر نشان میدهد دو مارپیچ DNA میتوانند شیارهای خود را با دقت مقابل یکدیگر قرار دهند. حالتی که پژوهشگران آن را به بسته شدن دندانههای یک زیپ تشبیه کردهاند. یافتههای این مطالعه در مجله علمی Nucleic Acids Research منتشر شده است.
دو مولکول DNA چگونه بر نیروی دافعه غلبه میکنند؟
پاسخ به این سوال احتمالا در یونهای فلزی نهفته است. بررسی پژوهشگران نشان داد یونهای دوظرفیتی میتوانند میان دو مولکول DNA پل ایجاد کنند. یون دوظرفیتی، اتم یا مولکولی است که دو واحد بار الکتریکی مثبت دارد. منیزیم یکی از نمونههای مهم آن است. این یونهای مثبت میتوانند در شیارهای دی ان ای قرار بگیرند و همزمان با هر دو مولکول تعامل داشته باشند. به این ترتیب، مانند یک پل مولکولی، دو DNA را به هم نزدیک میکنند.
دانشمندان برای دیدن این اتفاق از میکروسکوپ نیروی اتمی یا AFM استفاده کردند. این دستگاه برخلاف میکروسکوپهای معمولی، سطح نمونه را با یک نوک بسیار ظریف اسکن میکند و نقشهای از ساختارهای بسیار کوچک میسازد. پژوهشگران در کنار این تصاویر، از شبیهسازیهای رایانهای در مقیاس اتمی نیز استفاده کردند. تصاویر نشان دادند چه اتفاقی میافتد و شبیهسازیها توضیح دادند چرا این اتفاق رخ میدهد.
این یافته از نظریهای حدودا ۲۰ ساله به نام “مدل زیپ دی ان ای” پشتیبانی میکند. براساس این مدل، یونهای اطراف DNA میتوانند شرایطی ایجاد کنند که دو مارپیچ در موقعیت مناسبی نسبت به یکدیگر قرار بگیرند. تا پیش از این مطالعه، مشاهده مستقیم این آرایش بسیار دشوار بود.
نکته جالب دیگر این بود که همه بخشهای DNA به یک اندازه به یکدیگر متصل نمیشوند. برخی توالیها نقاط تماس قویتری ایجاد میکنند. این موضوع نشان میدهد ساختار و ترتیب توالی دی ان ای نیز در میزان اتصال نقش دارد. چنین نقاطی ممکن است به دانشمندان کمک کند بخشهایی از ژنوم را پیدا کنند که در شناسایی DNA اهمیت بیشتری دارند.
اهمیت مشاهده ی زیپ دی ان ای
این فرایند فقط یک کنجکاوی مولکولی نیست. نزدیک شدن و شناسایی این مولکولها در فرایندهایی مانند “نوترکیبی ژنتیکی” اهمیت دارد؛ فرایندی که طی آن بخشهایی از DNA میان مولکولهای مشابه جابهجا یا بازآرایی میشوند. این تعاملات همچنین میتوانند با سازماندهی ژنوم و خاموش شدن برخی ژنها ارتباط داشته باشند. اختلال در چنین فرایندهایی نیز ممکن است در برخی بیماریها، از جمله سرطان، اهمیت پیدا کند. البته این پژوهش به معنای کشف درمان جدیدی برای سرطان نیست؛ بلکه یک سازوکار بنیادی را روشنتر کرده است.
این کشف حتی میتواند کاربردهای مهندسی داشته باشد. اگر دانشمندان بتوانند توالیهایی طراحی کنند که با قدرت مشخصی به یکدیگر متصل شوند، شاید در آینده بتوان از دی ان ای برای ساخت ساختارهای نانومتری و ابزارهای زیستی برنامهپذیر استفاده کرد.
دانشمندان حالا برای نخستین بار تصویری روشنتر از یک تعامل بسیار ظریف در قلب سلول دارند؛ جایی که چند یون کوچک میتوانند دو مولکول عظیم دی ان ای را مانند دندانههای یک زیپ در کنار یکدیگر قرار دهند.
