Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Những sợi quen thuộc trong chuỗi xoắn kép của DNA có thể sao chép mà không bị rối lên trong khi các phân tử của cuộc sống bị xoắn thì thật khó để giải mã . Tuy nhiên đang có một viễn cảnh mới từ các nhà vật lý Cornell đã giúp làm sáng tỏ bí ẩn.
Những sợi quen thuộc trong chuỗi xoắn kép của DNA có thể sao chép mà không bị rối lên trong khi các phân tử của cuộc sống bị xoắn thì thật khó để giải mã . Tuy nhiên đang có một viễn cảnh mới từ các nhà vật lý Cornell đã giúp làm sáng tỏ bí ẩn.
Các nhà nghiên cứu đã tiếp cận vấn đề từ góc độ tô pô để thử xem tác động của hình dạng xoắn ốc có ảnh hưởng gì đến sự sao chép DNA. Họ sử dụng sinh vật nhân chuẩn – bao gồm phần lớn các sinh vật sống – như hệ thống mô hình của chúng và họ thấy rằng các tính chất cơ học nội tại của nhiễm sắc (một phức hợp DNA và protein) xác định cách các sợi nhiễm sắc sẽ kết hợp với nhau.
Cấu trúc liên kết này rất quan trọng để phân tách thành công DNA mới được sao chép: Nếu các sợi xoắn quá chặt quá sớm thì các phân tử không thể phân tách đúng trong quá trình phân chia tế bào.
Bài viết, “Sự phối hợp hiệp lực của cơ học xoắn Chromatin và hoạt động Topoisomerase” đã được xuất bản ngày 17 tháng 10 trên tế bào và nghiên cứu này nhấn mạnh tầm quan trọng của các nguyên tắc vật lý trong các quá trình sinh học cơ bản.
Trong quá trình sao chép DNA – như một sự thay thế sẽ tách hai chuỗi DNA và di chuyển về phía trước – DNA cũng phải xoắn quanh trục xoắn ốc. Điều này đã đặt DNA dưới rất nhiều căng thẳng xoắn, sau đó dẫn đến một sự thay đổi thêm trong DNA.
Câu hỏi: xoắn thêm đi đâu? Nếu vòng xoắn thêm chỉ đi về phía trước của sự thay thế thì hai phân tử DNA con gái sẽ không bị rối vì vậy chúng có thể tách ra. Tuy nhiên, nếu vòng xoắn thêm vào phía sau của sự thay thế thì hai phân tử DNA con gái sẽ bị rối và không thể tách rời. Điều này sẽ tạo ra một vấn đề lớn cho sự phân chia nhiễm sắc thể trong quá trình phân chia tế bào, có thể gây tổn thương DNA và dẫn đến chết tế bào hoặc ung thư.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng xoắn một sợi nhiễm sắc đơn dễ hơn nhiều so với xoắn sợi đôi. Điều này có nghĩa là xoắn thêm sẽ tốt hơn là đi về phía trước, do đó giảm thiểu sự đan xen của hai phân tử DNA con gái.
Mặc dù chromatin thường được coi là một trở ngại cho việc sao chép. Kết quả của các nhà khoa học cho thấy rằng chromatin cũng đơn giản hóa cấu trúc liên kết sao chép và do đó tạo điều kiện cho động lực nhân rộng.
Trong một thí nghiệm riêng biệt, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng một loại enzyme gỡ rối DNA (topoisomerase II) thích mạnh mẽ hơn các sợi nhiễm sắc đơn ở phía trước. Các cơ chế chromatin và hoạt động topoisomerase dường như phối hợp theo kiểu hiệp đồng để giảm bớt sự đan xen của con gái.
Để hiểu được cách thức hoạt động của chất nhiễm sắc cơ học, các nhà nghiên cứu đã phải tạo ra những cách xử lý mới. Việc tạo ra một chất nền của các sợi nhiễm sắc bện đã không được thử trước đây vì sự phức tạp của nhiệm vụ, Wang và nhóm của cô đã sử dụng công cụ bẫy quang góc mà nhóm của cô đã phát triển trước đó, cũng như các phương pháp khác để tạo và làm việc với cả chất nền sợi nhiễm sắc đơn và bện, cho phép họ kiểm tra các đặc tính cơ học xoắn của chúng.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Đại học Cornell . Bản gốc được viết bởi Linda B. Glaser. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :