Учёные раскрыли роль ионов металлов в точном распознавании и сближении молекул ДНК

Учёные выяснили, каким образом молекулы ДНК сближаются и распознают подходящие участки, несмотря на одинаковый отрицательный электрический заряд. Такие контакты необходимы для генетической рекомбинации и подавления активности генов, а также могут иметь значение при развитии рака.

Исследователи использовали атомно-силовую микроскопию, чтобы наблюдать за короткими фрагментами ДНК. Молекулы выстраивались с высокой точностью, совпадая друг с другом по бороздкам. Компьютерное моделирование показало, что посредниками в этом процессе выступают положительно заряженные ионы металлов.

Как пояснила профессор Йоркского университета Агнес Ной, открытие может помочь определить участки генома, особенно важные для спаривания ДНК. По её словам, такие области могут приобретать особое значение, если мутации нарушают нормальную работу клеток и способствуют развитию рака.

Полученные данные подтвердили предложенную около 20 лет назад модель «ДНК-застёжки». Согласно этой гипотезе, ионы соли вокруг молекул создают чередующиеся электрические заряды, благодаря чему соседние спирали могут выстраиваться подобно двум соединяющимся винтовым лестницам.

Моделирование показало, что двухвалентные ионы металлов способны одновременно взаимодействовать с обеими молекулами ДНК. Они образуют своеобразные мостики между спиралями и удерживают их в нужном положении. При этом разные последовательности ДНК соединяются с неодинаковой силой: некоторые участки формируют особенно устойчивые зоны контакта.

Исследование может помочь точнее определить области генома, участвующие в распознавании ДНК. Кроме того, способность отдельных последовательностей взаимодействовать сильнее других потенциально позволит создавать заданные структуры ДНК для биотехнологий. Работа опубликована в журнале Nucleic Acids Research.