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西北大学的研究人员通过创造一种更真实的DNA环境表征，发现链分离——“静止”的双螺旋在开始复制或修复之前所经历的基本过程——所需的机械力可能比先前认为的要大。
西北大学的研究人员通过创造一种更真实的DNA环境表征，发现链分离——“静止”的双螺旋在开始复制或修复之前所经历的基本过程——所需的机械力可能比先前认为的要大。
大多数研究DNA的生物化学实验室都是在水基溶液中分离DNA，这样科学家就可以在不与其他分子相互作用的情况下操纵DNA。他们还倾向于使用热量来分离DNA链，将DNA加热到150华氏度以上，这是细胞自然无法达到的温度。相比之下，在活细胞中，DNA生活在一个非常拥挤的环境中，特殊的蛋白质附着在DNA上，以机械方式解开双螺旋，然后将其撬开。
西北大学教授John Marko说：“细胞内部充满了分子，大多数生物化学实验都是超宽松的。你可以把多余的分子想象成台球。它们撞击DNA双螺旋并阻止其打开。"
Marko是西北大学温伯格文理学院的分子生物科学和物理学教授，他与西北大学博士后研究员Parth Desai一起领导了这项研究。在马可的实验室里，为了进行实验，他和Desai使用显微镜下的磁性镊子分离DNA，然后小心地将DNA链一端贴在表面上，另一端贴上微小的磁性粒子，然后进行高科技成像。这项技术已经存在了25年，马尔科是第一批理论化并使用它的研究人员之一。
Marko和Desai撰写的这篇论文不仅确定而且量化了拥挤带来的压力，这篇论文将于6月17日发表在《Biophysical Journal》上。
Desai将三种类型的分子引入含有DNA的溶液中，以模拟蛋白质，并研究甘油、乙二醇和聚乙二醇之间的相互作用（每种分子的大小约为一个DNA双螺旋的大小，2或3纳米）。
Desai说：“我们希望有各种各样的分子，其中一些会引起脱水，机械地破坏DNA的稳定性，另一些则会稳定DNA。这与在细胞中发现的东西并不完全相似，但你可以想象，细胞中的其他竞争蛋白质也会有类似的效果。例如，如果它们在竞争水，它们会使DNA脱水，如果它们不竞争水，就会聚集DNA并产生这种熵效应。”
Marko说，虽然这项研究是基础，但它“是许多、许多、许多医学进步的基础”，例如DNA的深度测序，科学家现在可以在一天内对整个人类基因组进行测序。他还认为他们的发现可能广泛适用于基本生化过程的其他元素。
Marko说：“如果这影响了DNA链的分离，那么所有蛋白质与DNA的相互作用也将受到影响。例如，蛋白质粘附在DNA上的特定位点并控制特定过程的趋势——这也会因拥挤而改变。”
除了进行更多包含多种拥挤因子的实验外，该团队还希望更接近细胞的真实表现，并从中研究拥挤如何影响酶和DNA之间的相互作用。
