Физики из Швейцарии узнали, на что похожа одиночная нить ДНК

МОСКВА, 8 фев – РИА Новости. Ученые из университета Базеля впервые измерили физические свойства спирали ДНК и обнаружили, что она похожа на цепочку из множества сцепленных пружин. Результаты их опытов были представлены в журнале Nature Communications.

«

"Благодаря подобным свойствам, чем длиннее свободная нить ДНК, тем более мягкой и эластичной она становится. В будущем, мы планируем применить нашу методику и сканирующие микроскопы для "прямого" считывания последовательности нуклеотидов", — рассказывает Реми Павлак (Remy Pawlak) из университета Базеля (Швейцария).

Вопреки представлениям обывателей, наши хромосомы приобретают характерную Х-образную форму и становятся хорошо заметными в микроскоп только во время деления клетки. Во время интерфазы, периода спокойствия, они теряют свою форму и превращаются в своеобразный клубок из тесно переплетенных нитей, чей "формат" упаковки и сам факт существования вызывает большой интерес со стороны физиков.

Изучению свойств этого клубка, а также применению нитей ДНК в качестве элементов различных наномашин, как отмечает Павлак, сегодня мешает то, что ученые не до конца понимают, какими физическими свойствами обладают длинные цепочки нуклеотидов.

Швейцарские ученые получили первые ответы на эти вопросы, научившись прикреплять короткие цепочки ДНК, состоящие из двух десятков однотипных "букв"-нуклеотидов, к поверхности нанопластинок из золота.

Охладив подобную конструкцию до температуры, превышающей абсолютный ноль всего на пять градусов Кельвина, ученые "подцепили" нить ДНК при помощи иглы сканирующего туннельного микроскопа, а затем легко дернули за нее.

Подобные приборы, как объясняет ученый, получают данные по структуре различных молекул и материалов, приближая к ним щуп и наблюдая за тем, как много электронов "перепрыгивает" в изучаемый материал благодаря эффекту квантового туннелирования.

Если приблизить иглу достаточно близко к изучаемой молекуле, она "приклеится" к ней, чем и воспользовались физики для замеров прочности и упругости нити ДНК. Для этого ученые начали постепенно удалять щуп от поверхности золотой пластинки, двигая его со строго определенной скоростью и наблюдая за тем, как менялась скорость туннелирования.

Так как длина каждой нити ДНК и ее структура были заранее известны Павлаку и его команде, это позволило физикам очень точно измерить все физические свойства одиночных спиралей ДНК, постепенно отрывая их от подложки. Оказалось, что они обладают очень высокой упругостью и гибкостью, причем оба этих показателя очень быстро росли вместе с числом "букв" в нити.

Это, как показывают расчеты авторов статьи, говорит в пользу того, что индивидуальные звенья ДНК похожи по своим свойствам на микроскопические пружины. Каждая из них обладает достаточно скромной эластичностью, однако их комбинация будет растягиваться гораздо сильнее, чем просто жесткая нить аналогичной длины.

Как надеются физики, их замеры помогут биологам приблизиться к пониманию того, как клетки сворачивают и разворачивают ДНК во время деления и периодов спокойствия, а биоинженеры смогут использовать их для создания новых миниатюрных наномашин и компьютеров.