一种测量DNA扭转刚度的新方法

研究人员发现了一种测量DNA扭转刚度的新方法——螺旋扭曲时能产生多大的阻力——这一信息有可能揭示细胞如何工作。

　　

了解DNA是至关重要的:它储存了驱动细胞工作的信息，并越来越多地用于纳米和生物技术应用。DNA研究人员的一个关键问题是，DNA的螺旋性质在发生在DNA上的过程中扮演什么角色。

当一个运动蛋白沿着DNA向前移动时，它必须扭转或旋转DNA，从而抵消DNA的扭转阻力。(当这些马达沿着DNA移动时，它们可以进行基因表达或DNA复制。)如果一个运动蛋白遇到太多的阻力，它可能会停止。虽然科学家们知道DNA扭转刚度在DNA的基本过程中起着至关重要的作用，但从实验上测量扭转刚度一直是非常困难的。

在7月7日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的《延伸和Plectonemic DNA的扭转刚度》(twist Stiffness of Extended and Plectonemic DNA)中，研究人员报告了一种测量DNA扭转刚度的新方法，即测量DNA端到端距离保持不变时扭转DNA的难度。

“我们想出了一个非常聪明的方法来测量DNA的扭转刚度，”资深作者米歇尔·王(Michelle Wang)说。她是文理学院物理系詹姆斯·吉尔伯特·怀特(James Gilbert White)杰出教授，也是霍华德·休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究员。

“从直觉上看，似乎DNA在极低的力下会变得极容易扭曲，”Wang说。事实上，很多人都做过这样的假设。我们发现，无论是在实验上还是理论上，情况都不是这样。”

第一作者是原子与固体物理实验室博士后高翔。

这项技术也为研究DNA中扭曲诱导的相变及其生物学意义提供了新的机会。“许多同事对我说，他们对这一发现感到非常兴奋，因为它对体内的DNA过程具有广泛的意义，”Wang说。

Journal Reference:

1. Xiang Gao, Yifeng Hong, Fan Ye, James T. Inman, Michelle D. Wang. Torsional Stiffness of Extended and Plectonemic DNA. Physical Review Letters, 2021; 127 (2) DOI: 10.1103/PhysRevLett.127.028101