Οι προσομοιώσεις υπολογιστών κινούνται σε ατομικές λεπτομέρειες πώς ανοίγει το DNA
Το άνοιγμα του DNA συμβαίνει όταν τα μοριακά "σκαλοπάτια" της διάσημης διπλή έλικας σκάλας διαχωρίζονται. Αυτό το κρίσιμο βήμα βρίσκεται στο επίκεντρο πολλών διαδικασιών ζωής, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που επιτρέπουν στα κύτταρα να διαιρούνται και να επισκευάζουν το DNA.
Χρησιμοποιώντας μια υπολογιστική μέθοδο γνωστή ως "χονδροειδείς" προσομοιώσεις, οι ερευνητές που εδρεύουν στο Riken στην Ιαπωνία έχουν κινήσει με επιτυχία ένα από τα σημαντικότερα βήματα του DNA που ξετυλίγει, που ονομάζεται "unzipping".
"Τα μοντέλα μας αντιπροσωπεύουν το DNA ως χορδές μικροσκοπικών σφαίρων που συνδέονται με ελατήρια και το νερό γύρω τους ως πυκνό συνεχές", λέει ο Masaki Susa του διεπιστημονικού θεωρητικού και μαθηματικών επιστημών του Riken.
Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε έναν υπερυπολογιστή για να προσομοιώσει την κίνηση ενός δισεκατομμυρίου ζευγών βάσεων DNA (ή "σκαλοπάτια" της σκάλας DNA). Διαπίστωσαν ότι αυτές οι μικροσκοπικές χάντρες τσαλακώνουν με τρόπο εντυπωσιακά συνεπή με τις πειραματικές μετρήσεις της ευελιξίας και της ελαστικότητας του DNA, παρέχοντας την εμπιστοσύνη ότι η μέθοδος τους καταγράφει την ουσία της φυσικής συμπεριφοράς του DNA.
"Οι υπολογισμοί μας αποκαλύπτουν λεπτομερώς πώς η θερμική κίνηση επιτρέπει στο DNA να ανοίξει. Καθώς τα μεμονωμένα ζεύγη βάσεων σπάνε, εκθέτουν ένα μονόκλωνο" κολλώδες "DNA έτοιμο να δεσμεύσει με άλλα μόρια-ένα θεμελιώδες βήμα στην επεξεργασία DNA", λέει ο ηγέτης της ομάδας Hiroshi Orland.
Το μηδενικό τμήμα και στη συνέχεια flutters στο υδατικό περιβάλλον, κυματίζοντας γύρω σαν μια σημαία. "Αυτό το πτερύγιο είναι απαραίτητο για την κατανόηση της δυναμικής του DNA, καθώς είναι το πώς το DNA αλληλεπιδρά με πρωτεΐνες και άλλα μόρια γύρω από αυτό", λέει η Susa.
Οι προσομοιώσεις "χονδροειδείς" είναι σχετικά γρήγορες και η ομάδα χρησιμοποιεί τώρα αυτή την τεχνική για να μελετήσει ακόμα μεγαλύτερα κομμάτια DNA και να προσομοιώσει το πλήρες άνοιγμα και το κλείσιμο αυτών των διπλών στρωμάτων.
Η έρευνα εμφανίζεται στο περιοδικό Nucleic Acids Research.
