حل معماي سفتي DNA توسط شيمي‌دانان
شيمي‌دانان محاسباتي بر اين باورند که يکي از معماهاي مربوط به سفتي DNA را کشف کرده‌اند؛ كشفي كه نشان مي‌دهد چه مقدار از سفتي مولکول DNA به نيروهاي الکتروستاتيک و چه ميزان از آن به ساختار فيزيکي مولکول مربوط است.
امتیاز:
به گزارش بنیان به نقل از ایسنا، DNA دو رشته‌اي يکي از سفت‌ترين مولکول‌هاي طبيعي است. انعطاف‌پذيري اين مولکول همواره مورد سوال زيست‌شناسان بوده است، زيرا اين ساختار بسيار بلند، بايد پيچ خورده و فشرده شود تا درون هسته سلول جاي بگيرد.
«گارگين پاپويان» از دانشگاه کاليفرنياي شمالي که رهبري اين کار را بر عهده داشته است، مي‌گويد:فشرده‌سازي DNA در حوزه‌هايي همچون ويروس‌شناسي که در آن DNA بايد درون پوسته ويروس جاي بگيرد و يا ژن‌درماني که مستلزم يافتن راه‌هايي براي بسته‌بندي و رسانش DNA است، از اهميت بالايي برخوردار است.
دو عامل مهم مسؤول سفتي مولکول DNA هستند. از نظر مکانيکي جفت‌باز سازنده مولکول DNA چنان به هم فشرده شده هستند که موجب ايجاد سفتي در ساختار اين مولکول مي‌شوند. از طرف ديگر، مولکول DNA به دليل وجود گروه‌هاي فسفات، داراي بار منفي در سرتاسر خود است. نيروي دافعه الکتروستاتيک که ميان اين بخش‌هاي داراي بار منفي وجود دارد، از تا خوردن مولکول و نزديک شدن بخش‌هاي مختلف آن به يکديگر جلوگيري مي‌کند. ميزان نقش هر يک از اين دو عامل در سفتي مولکول DNA همواره مورد بحث بوده است.
محققان براي حل اين مشکل يک شبيه‌سازي اتمي با تفکيک‌پذيري بالا از مولکول DNA توليد کردند. «پاپويان» مي‌گويد: «هر يک از اتم‌هاي اين مولکول و محيط اطراف آنها را شبيه‌سازي کرده و با استفاده از شبيه‌ساز ديناميک مولکولي چگونگي وول خوردن DNA را مطالعه کرديم. سپس پروتونه و خنثي شدن گروه‌هاي فسفات را شبيه‌سازي کرده و دوباره نحوه پيچ خوردن مولکول را مشاهده کرديم.
اين پژوهشگران مشاهده کردند که مولکول خنثي شده بسيار انعطاف‌پذيرتر از مولکول باردار است. همين آزمايش با استفاده از مدل دانه درشت‌تر DNA نيز که قبلاً کارايي آن در شبيه‌سازي ويژگي‌هاي مهم DNA اثبات شده بود، تکرار شد. در اين حالت تنها امکان شبيه‌سازي خنثي‌سازي تدريجي مولکول وجود دارد که با استفاده از اين فرايند، افزايش انعطاف‌پذيري مشاهده شد.
«پاپويان» مي‌گويد: اين مطالعات محاسباتي نشان مي‌دهند که نقش نيروهاي الکتروستاتيکي و نيروهاي غيرالکتروستاتيکي در سفتي DNA کم و بيش يکسان است.
جزئيات اين کار در «Journal of American Chemical Society» منتشر شده است.
پایان مطلب/