پژوهشگران کشف کرده‌اند که DNA تحت فشار، به‌جای گره خوردن به مارپیچ‌های منظمی به نام پلکتونم تبدیل می‌شود.
به گزارش تکناک، دانشمندان برای دهه‌ها باور داشتند که رشته‌های DNA در شرایط فشار و تنش دچار گره و آشفتگی می‌شوند. اما این پژوهش جدید پژوهشگران دانشگاه کمبریج این موضوع را نقض کرده است. این کشف دیدگاه‌های دیرینه درباره مکانیک مولکول‌های ژنتیکی را دگرگون می‌کند.
در گذشته، زمانی که رشته‌های DNA از کانال‌های بسیار ریز عبور می‌کردند، سیگنال‌های الکتریکی نامنظمی ثبت می‌شد. دانشمندان این سیگنال‌ها را نشانه‌ای از گره‌خوردگی DNA می‌دانستند.
اما تحلیل‌های دقیق‌تر نشان داد که این ساختارها در واقع گره نیستند؛ بلکه DNA به مارپیچ‌های فشرده و منظم تبدیل می‌شود، که بارها به دور خود می‌پیچند.
این تفاوت بسیار مهم است، چرا که:
- گره‌ها نامنظم و بازکردن آنها دشوار است.
- ساختار مارپیچ‌ها قابل پیش‌بینی هستند و می‌توان آنها را مرتب باز و بسته کرد.
شناخت این ویژگی نشان می‌دهد که DNA تحت فشار در برابر فشار تمایل به نظم دارد.
فهرست مطالب
DNA تحت فشار چگونه درون سلول عمل می‌کند؟
پژوهشگران برای دستیابی به این یافته، رشته‌های DNA را در یک محلول قلیایی و شور قرار دادند و با اعمال ولتاژ و جریان سیال، آنها را از کانال‌هایی ریز به اندازه یک رشته DNA عبور دادند.
این نیروها باعث چرخش DNA و ایجاد گشتاوری شدند، که مولکول را وادار به پیچش کرد.
DNA درون سلول‌ها نیز اغلب تحت فشارهای پیچشی قرار می‌گیرد؛ چه در هنگام فشرده‌سازی کروموزوم‌ها در هسته و چه در فعالیت آنزیم‌هایی که برش، پیچش و اتصال مجدد رشته‌ها را انجام می‌دهند.
اگر DNA در این شرایط به مارپیچ‌های پلکتونم تبدیل شود، این ساختارها می‌توانند بر دسترسی به ژن‌ها، تکثیر یا تنظیم آنها اثر بگذارند.
تأثیر بر فناوری‌های نوین توالی‌یابی ژنوم
این یافته‌ها برای روش‌های جدید خواندن DNA، مثل توالی‌یابی با کانال‌های ریز (Nanopore Sequencing) اهمیت زیادی دارند، چرا که مشخص شده است مارپیچ‌های منظم در DNA، سیگنال‌های الکتریکی متفاوتی نسبت به گره‌ها ایجاد می‌کنند. شناخت این تفاوت‌ها می‌تواند باعث شود که فناوری‌های توالی‌یابی ژنوم دقیق‌تر شوند. فناوری‌های توالی‌یابی ژنوم فناوری‌هایی هستند که در تشخیص بیماری‌ها و تحقیقات پزشکی نقش مهمی دارند.
همچنین این کشف درک جدیدی از مقاومت مکانیکی DNA ارائه می‌دهد. برخلاف تصور قدیمی که DNA تحت فشار مانند ریسمانی مستعد گره‌خوردگی تلقی می‌شد، اکنون مشخص شده است که این مولکول می‌تواند با تشکیل مارپیچ‌های منظم، انرژی را به صورت کنترل‌شده ذخیره و آزاد کند.
مسیرهای آینده پژوهش
اکنون دانشمندان به دنبال کشف این موضوع هستند که آیا چنین رفتار مارپیچی درون سلول‌ها نیز به طور طبیعی رخ می‌دهد و چه نقشی در فرایندهای حیاتی مانند رونویسی ژن، همانندسازی و سازمان‌دهی کروموزوم‌ها ایفا می‌کند.
این پژوهش دوباره نشان می‌دهد که شکل و عملکرد مولکول‌های زیستی مثل DNA کاملاً به هم وابسته هستند. کشف این موضوع که DNA تحت فشار به‌جای گره خوردن به شکل مارپیچ‌های منظم درمی‌آید، نشان می‌دهد که DNA حتی در شرایط سخت هم ترجیح می‌دهد منظم باقی بماند و این کشف می‌تواند باعث نگاه دقیق‌تر دانشمندان به ساختار واقعی این مولکول مهم شود.
