研究者らは、2つのDNA分子が同一のマイナス電荷を乗り越えて結合する瞬間を捉え、20年以上科学者を困惑させてきたメカニズムを解明した。

シェフィールド大学とヨーク大学の科学者らは、高性能原子間力顕微鏡を使用して、結合する2つのDNA二重らせんを直接捕捉し、この基本的な生物学的プロセスを初めて視覚化した。

通常、電荷が互いに反発し合うのと同じように、必須の生物学的プロセスを実行するには、DNA 分子が生細胞内で対を形成する必要があります。このペアリングは、遺伝子組み換え、遺伝子サイレンシング、染色体パッキング、および癌の発生において重要な役割を果たします。

研究者らは、溝ごとに正確に一致する DNA の短い断片を観察しました。高度なコンピューターシミュレーションにより、ニッケル、マグネシウム、カルシウムなどの正に帯電した金属イオンが小さな分子架橋として機能し、溝内に収まって2本の鎖を結合していることが明らかになりました。

シェフィールド大学化学物質・生物工学部の共同主著者であるトーマス・カトリー博士は、「この仮説のメカニズムを初めて直接視覚化できたことは驚くべきことだった。私たちが自由に使える高度なイメージング技術により、研究すべき多くの重要な細胞相互作用に影響を与える重要なDNA相互作用を明らかにすることができた。」と述べた。

「うまくいけば、これらのプログラム可能な相互作用は、最終的にエンジニアが DNA 折り紙などの将来のバイオテクノロジー用のカスタム DNA 構造を設計するのに役立ち、DNA が実際に細胞内にどのようにパッケージングされるかを明らかにすることができるでしょう。」

研究を共同主導したヨーク大学物理工学技術学部のアグネス・ノイ教授は、「この発見は、研究者がDNA対形成に特に関与するゲノム領域を特定するのに役立つ可能性がある。これらの領域は、突然変異が正常な細胞プロセスを破壊し、がんの原因となる場合に特に重要になる可能性がある」と述べた。