Forscher an der Duke University Pratt School of Engineering ein missing link in das wissenschaftliche Verständnis der physikalischen Kräfte, die DNA zu geben seinen berühmten Doppelhelix Form freigelegt.
"Die Stabilität der DNA ist so fundamental für das Leben, dass es wichtig ist, alle Faktoren zu verstehen", sagte Piotr Marszalek, Professor für Maschinenbau und Materialwissenschaften an der Duke. "Wenn Sie genaue Modelle der DNA zu schaffen, um ihre Wechselwirkung mit Proteinen oder Drogen-Studie, zum Beispiel wollen, müssen Sie die grundlegende Physik der Moleküle zu verstehen. Für das, Sie feste Messungen der Kräfte, die DNA zu stabilisieren müssen."
In einer Studie online per Physical Review Letters am 5. Juli veröffentlichten Berichten Marszalek Team die ersten direkten Messungen der Kräfte innerhalb DNA-Einzelstränge, dass der Wind um einander in Paaren auf die vollständige, doppelsträngige Moleküle zu bilden. Die Arbeit wurde von der National Science Foundation und den National Institutes of Health unterstützt.
Jeder DNA-Strang enthält einen Zucker und Phosphat "Rückgrat" an eine der vier Basen, die genetischen Sequenzen kodieren. Die Stärke der Wechselwirkungen innerhalb der einzelnen Stränge kommt größtenteils aus der chemischen Anziehung zwischen den gestapelten Basen. Aber die Integrität der doppelsträngigen DNA hängt sowohl von der Stapelung Kräfte zwischen Basisstationen entlang der Länge der Doppelhelix und die Paarung Kräfte zwischen komplementären Basen, die die Sprossen der verdrehten Leiter zu bilden.
Frühere Studien haben mehr Aufmerksamkeit auf die chemischen Bindungen zwischen den gegnerischen Basen, die Messung ihrer Stärke durch "Entpacken" der Moleküle zwei Stränge konzentriert, sagte Marszalek. Studium der intakten DNA erschweren die Forscher die Stapelung von der Paarung Kräfte zu trennen.
Um das zu umgehen dieses Problem in der neuen Studie verwendeten die Duke-Team ein Rasterkraftmikroskop (AFM) zu den "mechanischen Fingerabdruck" der Anziehung zwischen Basen in der DNA-Stränge zu erfassen. Die Bindungen innerhalb der Moleküle "Zucker und Phosphat-Backbones intakt geblieben und hatte daher nur einen geringen Einfluss auf die Kraftmessungen, sagte Marszalek.
Sie zerrte an einzelnen Stränge, die an einem Ende mit Gold angebunden wurden gemessen und die Änderungen in Kraft, wie sie gezogen. Die AFM-Technik ermöglicht präzise Messungen von Kräften innerhalb der einzelnen Moleküle sich zu einem Pico-Newton - ein Billionstel Newton. Für ein Gefühl der Skala, die Schwerkraft auf einem Zwei-Liter-Flasche von Soda ca. 20 Newton wird festgestellt, Marszalek.