کشف علت سفتی DNA به وسیله شیمی دانان

شیمی دانان محاسباتی بر این باورند که یکی از معماهای مربوط به سفتی DNA را کشف کرده اند؛ كشفی كه نشان می دهد چه مقدار از سفتی مولکول DNA به نیروهای الکتروستاتیک و چه میزان از آن به ساختار فیزیکی مولکول مربوط است.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، DNA دو رشته ای یکی از سفت ترین مولکول های طبیعی است. انعطاف پذیری این مولکول همواره مورد سوال زیست شناسان بوده است، زیرا این ساختار بسیار بلند، باید پیچ خورده و فشرده شود تا درون هسته سلول جای بگیرد.

«گارگین پاپویان» از دانشگاه کالیفرنیای شمالی که رهبری این کار را بر عهده داشته است، می گوید:فشرده سازی DNA در حوزه هایی همچون ویروس شناسی که در آن DNA باید درون پوسته ویروس جای بگیرد و یا ژن درمانی که مستلزم یافتن راه هایی برای بسته بندی و رسانش DNA است، از اهمیت بالایی برخوردار است.

دو عامل مهم مسؤول سفتی مولکول DNA هستند. از نظر مکانیکی جفت باز سازنده مولکول DNA چنان به هم فشرده شده هستند که موجب ایجاد سفتی در ساختار این مولکول می شوند. از طرف دیگر، مولکول DNA به دلیل وجود گروه های فسفات، دارای بار منفی در سرتاسر خود است. نیروی دافعه الکتروستاتیک که میان این بخش های دارای بار منفی وجود دارد، از تا خوردن مولکول و نزدیک شدن بخش های مختلف آن به یکدیگر جلوگیری می کند. میزان نقش هر یک از این دو عامل در سفتی مولکول DNA همواره مورد بحث بوده است.

محققان برای حل این مشکل یک شبیه سازی اتمی با تفکیک پذیری بالا از مولکول DNA تولید کردند. «پاپویان» می گوید: «هر یک از اتم های این مولکول و محیط اطراف آنها را شبیه سازی کرده و با استفاده از شبیه ساز دینامیک مولکولی چگونگی وول خوردن DNA را مطالعه کردیم. سپس پروتونه و خنثی شدن گروه های فسفات را شبیه سازی کرده و دوباره نحوه پیچ خوردن مولکول را مشاهده کردیم.

این پژوهشگران مشاهده کردند که مولکول خنثی شده بسیار انعطاف پذیرتر از مولکول باردار است. همین آزمایش با استفاده از مدل دانه درشت تر DNA نیز که قبلاً کارایی آن در شبیه سازی ویژگی های مهم DNA اثبات شده بود، تکرار شد. در این حالت تنها امکان شبیه سازی خنثی سازی تدریجی مولکول وجود دارد که با استفاده از این فرایند، افزایش انعطاف پذیری مشاهده شد.

«پاپویان» می گوید: این مطالعات محاسباتی نشان می دهند که نقش نیروهای الکتروستاتیکی و نیروهای غیرالکتروستاتیکی در سفتی DNA کم و بیش یکسان است.

جزئیات این کار در «Journal of American Chemical Society» منتشر شده است.

برگرفته از سایت خبری ایسنا

• < قبلی
• بعدي >