Учёные выяснили, как небольшие ионы металлов помогают молекулам ДНК преодолевать электрическое отталкивание и точно соединяться друг с другом. Результаты исследования опубликованы 25 августа 2026 года в журнале Nucleic Acids Research; о работе сообщает SciTechDaily.
Обе молекулы ДНК имеют отрицательный заряд, поэтому в обычных условиях должны отталкиваться. Однако внутри живых клеток им иногда необходимо сближаться — например, во время генетической рекомбинации, подавления активности генов и процессов, связанных с развитием рака.
С помощью атомно-силовой микроскопии исследователи наблюдали, как короткие фрагменты ДНК совмещаются своими бороздками. Компьютерное моделирование показало, что положительно заряженные ионы металлов могут размещаться в этих углублениях и выполнять роль молекулярных перемычек. Благодаря этому две молекулы удерживаются рядом и выстраиваются с высокой точностью.
Работу совместно возглавляли профессор Агнес Ной из Школы физики, инженерии и технологий Йоркского университета и учёные из других учреждений. «Это открытие может помочь исследователям выявить участки генома, которые особенно участвуют в спаривании ДНК. Эти области могут иметь особое значение, когда мутации нарушают нормальные клеточные процессы и способствуют развитию рака», — сказала Ной.
Полученные данные подтверждают предложенную около 20 лет назад модель «ДНК-молнии». Профессор Алексей Корнышев из Имперского колледжа Лондона и его коллеги предположили, что ионы солей вокруг ДНК способны формировать чередующиеся узоры зарядов. Такие узоры позволяют соседним молекулам выстраиваться подобно сцепленным винтовым лестницам. Моделирование показало, что двухзарядные ионы взаимодействуют сразу с обеими молекулами и стабилизируют их контакт.
Исследователи также обнаружили зависимость прочности соединения от последовательности ДНК: одни участки образуют более сильные контакты, чем другие. Такие «горячие точки» могут помочь в изучении нарушений клеточных процессов, связанных с мутациями, а в перспективе — в создании искусственных структур ДНК для биотехнологий. «Микроскопия показывает, что происходит, а моделирование позволяет раскрыть молекулярный механизм», — отметил доктор Виктор Веласко-Беррельеса из Шеффилдского университета.