Двойная спираль основного носителя генетической информации – молекулы ДНК - в "раскрученном" состоянии имеет длину около одного метра. Считалось очевидным, что при вытягивании молекулы ДНК в длину спираль будет раскручиваться. Однако ученым из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета Беркли удалось обнаружить, что при растягивании спираль ДНК сначала скручивается и только при приложении достаточно значительной силы начинает раскручиваться, сообщает CNews.
Этот факт был выявлен с использованием современных методов визуализации и манипуляции единичными молекулами для изучения их строения и кинетики. Для исследования важнейших механических свойств ДНК, во многом определяющих ее уникальную способность кодировать структуру белков организма, молекула закрепляется на плоскости, и к ее свободному концу прикрепляют микроскопические намагниченные бусинки, составляющие основу своеобразного молекулярного "ротора". Приложение внешнего магнитного поля заставляет бусинки "ротора" вращаться и прилагать соответствующие усилия к молекуле ДНК. Интенсивность магнитного поля и усилий может точно дозироваться и измеряться, а флюоресцирующее покрытие позволяет визуализировать весь процесс.
Исследование позволило предложить простую физическую модель, демонстрирующую способность ДНК к "сверхзакручиванию". Эта модель представляет собой стержень из эластичного материала, обернутый снаружи жесткой проволокой – аналогом глюкозо-фосфатного «позвоночника» молекулы ДНК. При растягивании эластичного стержня, его диаметр уменьшается, что позволяет жесткой обмотке увеличить число оборотов вокруг мягкого стержня. Модель объясняет механизмы взаимодействия ДНК и связанных с ней молекул ряда белков, управляющих кинетикой спирали, и может в дальнейшем послужить основой для обеспечения энергией будущих нанодвигателей.
