MADISON - Utilizzando simulazioni al computer, un team della University of Wisconsin-Madison ricercatori ha identificato alcuni dei percorsi attraverso i quali singoli filamenti complementari di DNA interagiscono e si combinano per formare la doppia elica.
Presenti nelle cellule di tutti gli organismi viventi, il DNA è composto da due fili intrecciati e contiene il patrimonio genetico "blueprint" attraverso il quale tutti gli organismi viventi svilupparsi e funzionare. Le singole composto di nucleotidi, che includono una base, uno zucchero e una porzione di fosfato.
Capire l'ibridazione, il processo attraverso il quale singoli filamenti di DNA si combinano per formare una doppia elica è fondamentale per la biologia e la centrale a tecnologie come il DNA o microchip basati sul DNA di montaggio su scala nanometrica. La ricerca del gruppo di Wisconsin, comincia a svelare come filamenti di DNA si uniscono e si legano gli uni agli altri, dice Juan J. de Pablo, UW-Madison Howard Curler Distinguished Professor of Chemical and Biological Engineering.
Il team ha pubblicato i risultati di oggi (5 ottobre), in Proceedings of the National Academy of Sciences. Oltre all'autore senior de Pablo, il gruppo comprendeva David C. Schwartz, un UW-Madison professore di chimica e genetica, ed ex post-dottorato di ricerca colleghi Edward J. Sambriski, ora assistente alla cattedra di chimica alla Delaware Valley College in Pennsylvania.
I tre ha il dettagliati modelli molecolare del DNA sviluppato dal gruppo di de Pablo di ricerca per studiare i percorsi di reazione attraverso la quale a doppia elica del DNA subiscono denaturazione, dove la molecola srotola e si divide in singoli fili, e l'ibridazione, attraverso il quale si legano filamenti complementari di DNA, o " ibridare ". In Watson-Crick base di accoppiamento, A adenina () coppie con T (timina), mentre G (guanina) con coppie C (citosina). Percorsi di reazione sono le traiettorie singoli filamenti di DNA seguire per trovare l'altro e connettersi tramite queste coppie di complementari.
I ricercatori hanno studiato sia casuali e ripetitivi sequenze di base. Random sequenze delle quattro basi - A, T, G e C - conteneva poca o nessuna ripetizione regolare. Con sorpresa i ricercatori ', un paio di basi situate verso il centro della collegata Strand all'inizio del processo di ibridazione. Nel momento in cui si trovano a vicenda, si legano e l'intera molecola ibrida rapidamente e in modo altamente organizzato.
Al contrario, in sequenze ripetitive, le basi si alternavano regolarmente, e il gruppo ha constatato che queste sequenze si legano attraverso un cosiddetto processo diffusivo. "I due filamenti di DNA in qualche modo trovare un l'altro, si collegano l'una all'altra senza un ordine particolare, e poi scivolare a vicenda per lungo tempo fino a quando la voce complementi trovare l'un l'altro nel giusto ordine, e poi ibridare" dice de Pablo.
Mostra i risultati del team di studio che l'ibridazione del DNA è molto sensibile alla composizione del DNA, o la sequenza. "Contrariamente a quanto si pensava in precedenza, abbiamo trovato che l'attuale processo mediante il quale filamenti di DNA complementare ibridare è molto sensibile alla sequenza delle molecole", dice.
Conoscenza di come il processo di verifica potrebbe permettere ai ricercatori di più strategico design tecnologie come i chip del gene. Per esempio, dice de Pablo, se un ricercatore ha voluto progettare sequenze che si legano molto rapidamente e con alta efficienza, lui o lei potrebbe porre le basi in alcuni luoghi specifici, in modo che la reazione di ibridazione potrebbero verificarsi più velocemente o in modo più affidabile.
In ultima analisi, la ricerca potrebbero aiutare i biologi a capire perché alcune reazioni di ibridazione sono più veloci e più robusti degli altri. "Una delle cose veramente interessanti di questo lavoro è che la reazione di ibridazione tra i due filamenti del DNA, è davvero fondamentale per la vita stessa", dice de Pablo. "E 'la base per gran parte della biologia. Ed è sorprendente per me che, finora, si sapeva poco di come questa reazione procede in realtà."
La National Science Foundation-finanziato Nanoscale Science and Engineering Center basato su modello di sintesi e l'Assemblea su scala nanometrica in UW-Madison ha sponsorizzato la ricerca.
Da Renee Meiller
Contatto: Renee Meiller, meiller@engr.wisc.edu, 608-262-2481
Fonte: University of Wisconsin-Madison