html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

Физики научились двигать узлы по молекуле ДНК


A. R. Klotz et al./ Physical Review Letters, 2018

Американские биофизики научились управлять движением узлов по одиночной молекуле ДНК с помощью растягивающего полимер электрического поля. При правильном подборе параметров растяжения молекулы можно контролируемо перемещать узел по молекуле длиной в несколько микрометров примерно за минуту, пишут ученые в Physical Review Letters.

Практически на всех длинных полимерных молекулах, включая молекулы ДНК, можно встретить узлы. Они появляются на молекуле естественным образом, при этом их количество может зависеть от типа молекулы и наличия в клетке вспомогательных соединений. Например, у млекопитающих за завязывание и развязывание узелков на молекулах ДНК отвечают некоторые ферменты из класса топоизомераз. Поскольку наличие узлов на молекуле ДНК может приводить к ошибкам в процессе репликации или транскрипции, то их можно использовать в качестве одного регуляторов скорости и механизмов анализа. А например, при нанопоровом секвенировании наличие узлов служит одним из факторов, замедляющих процесс прохождения молекулы через пору, что позволяет повысить разрешение метода.

Американские биофизики из Массачусетского технологического института под руководством Патрика Дойла (Patrick S. Doyle) обнаружили, что если молекула ДНК находится в растянутом состоянии, то узел по ней можно контролируемо двигать. Этот эффект ученые заметили, поместив молекулу с завязанным на ней узлом в микрофлюидное устройство, в котором каналы соединялись под прямым углом, образуя Т-образный стык. На этом стыке с помощью электрического поля (линии напряженности которого были направлены вдоль канала) можно зафиксировать и растянуть полимер. Для этого центр молекулы помещается в точку с нулевым полем, расположенную в центре стыка, а ее концы за счет электрофореза тянутся полем в противоположных направлениях, что и вытягивает всю структуру вдоль стенки канала.

Сверху: схема микроканала-ловушки для растяжения ДНК. Черными пунктирными линиями показаны силовые линии электростатического поля, красной линией — молекула ДНК. Снизу: последовательные микрофотографии молекулы с двигающимся вдоль нее узлом. Масштабная линейка — 5 микрометров

Alexander R. Klotz et al./ Physical Review Letters, 2018

За состоянием подкрашенной молекулы длиной около 80 микрометров ученые следили с помощью флуоресцентной оптической микроскопии. На молекуле располагался один простой узел, который можно было отчетливо видеть на микроизображениях. Оказалось, что электрическое поле в микроканале не только растягивает ДНК, но и приводит к движению узла вдоль полимера от центра к краю. При этом, как только узел достигает конца цепочки, он развязывается.

Движение узла на молекуле ДНК от центра к краю

Alex Klotz

Ученые отмечают, что описать подвижность узла только действием электростатического поля невозможно, поэтому для объяснения нелинейной зависимости его координаты от времени авторы работы рассмотрели баланс между броуновским движением и градиентом скорости.

Из-за особенностей закрепления молекулы в такой «растягивающей ловушке» вдоль ее длины меняется скорость жидкости, создавая аналог сдвигового потока с нулевой скоростью посередине молекулы. Поэтому подвижность узла на молекуле характеризуется числом Вайсенберга — отношением между временем релаксации и градиентом силы: если максимальная растягивающая сила достаточно большая по сравнению с силой броуновской диффузии, то узел движется поступательно в известном направлении, а в случае преобладания броуновского движения его движение носит выраженный диффузионный характер.

Оказалось, что при увеличении числа Вайсенберга движение узла замедляется. Оптимальный же диапазон это параметра (когда молекулу можно растянуть, чтобы она не стремилась свернуться в спираль, но узел при этом по ней контролируемо и достаточно быстро двигается) составляет примерно от 0,9 до 1,5. Полученные количественные экспериментальные данные биофизики также подтвердили с помощью компьютерного моделирования узлов нескольких различных топологий.

Авторы работы отмечают, что предложенный ими метод поможет быстро избавляться от тех узлов, которые мешают проведению экспериментов, а также контролируемо перемещать по ДНК те узлы, которые используются в полезных целях.

Если в линейных полимерных молекулах узел довольно легко развязать, просто переместив его на край молекулы, то в случае возникновения узла в замкнутой полимерной цепочке, от него уже не избавиться. Самая сложная из таких искусственно синтезированных завязанных узловых молекул состоит из 192 атомов и включает 8 перекрещиваний. Подобные молекулы с топологической связью делают и из молекул ДНК: например недавно одну из подобных структур превратили в наномотор, который синтезирует РНК и прыгает по поверхности.

Александр Дубов

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с nplus1.ru

2

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • nplus1.ru
          • физика
          • ученые
          • эксперименты
          • домен nplus1.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции