Blootstelling aan ensieme veroorsaak eienaardige reaksie in vloeibare druppels wat gevorm word deur DNA

Met navorsing vennote by die Ludwig-Maximilians Universiteit (LMU), in München, Duitsland, die bevindinge van die span se lyk in die Verrigtinge van die Nasionale Akademie van Wetenskappe.

Onlangse vooruitgang in sellulêre biologie het wetenskaplikes in staat gestel om te verneem dat die molekulêre komponente van lewende selle (soos DNA en proteïene) kan bind aan mekaar en vorm vloeibare druppels wat soortgelyk is aan olie druppels in geskud slaaisous verskyn. Hierdie sellulêre druppels interaksie met ander komponente om uit basiese prosesse wat van kritieke belang om die lewe is te voer, maar min is bekend oor hoe die interaksies funksioneer. Om insig te verkry in hierdie fundamentele prosesse, het die navorsers gebruik moderne metodes van nanotegnologie om 'n model stelsel, 'n vloeistof druppel gevorm uit deeltjies van DNA ingenieur, en dan gekyk diegene druppels as hulle interaksie met 'n DNA te hang ensiem.

Verbasend, het hulle gevind dat, in sekere gevalle, die toevoeging van die ensiem veroorsaak dat die DNA druppels skielik begin borrel, soos kookwater.

"Die bisarre ding oor die borrelende DNA is dat ons nie die stelsel het verhit, maar dit is asof 'n pot water begin kook, selfs al is jy vergeet het om te draai op die stoof," sê projek mede-leier Omar Saleh, 'n UC Santa Barbara assistent-professor van materiale en bio-ingenieurswese. Tog het die borrelende gedrag nie altyd voorkom; soms die toevoeging van die ensiem sal veroorsaak dat die druppels om glad weg te krimp, en dit is onduidelik waarom een ​​reaksie of die ander sal plaasvind.

aan die onderkant van hierdie raaisel te kry, die span uitgevoer 'n streng stel presisie eksperimente om die krimpende en borrelende gedrag te kwantifiseer. Hulle geïdentifiseer twee tipes krimpende gedrag: die eerste wat veroorsaak word deur ensieme sny die DNA net op die druppel oppervlak, en die tweede wat veroorsaak word deur ensieme indringende binne die druppel. "Dit waarneming is van kritieke belang om die ontrafeling van die gedrag, soos dit in ons koppe sit die idee dat die ensiem kan begin weg peusel aan die druppels van die binnekant," sê mede-leier Tim Liedl, 'n professor by die LMU, waar die eksperimente was gevoer.

Deur dit te vergelyk die druppel reaksie op die DNA deeltjie ontwerp, die span gekraak die geval: hulle het bevind dat borrelende en penetrasie-gebaseerde krimp saam plaasgevind het, en net gebeur wanneer die DNA deeltjies liggies saam gebind, terwyl sterk gebonde DNA deeltjies die ensiem sal hou aan die buitekant. As Saleh opgemerk: "Dit is soos om te probeer om te loop deur middel van 'n skare, indien die skare styf hande vashou, sou jy nie in staat wees om deur te kom."

Die borrels, dan gebeur net in die lig gebind stelsels, wanneer die ensiem deur die stampvol DNA deeltjies om die binnekant van die druppel kan kry, en begin om weg te eet by die druppel aan die binnekant. Die chemiese fragmente geskep deur die ensiem lei tot 'n osmotiese effek waarin water in kom uit die buite, wat veroorsaak dat 'n swelsel verskynsel dat die borrels produseer. Die borrels groei, bereik die druppel oppervlak, en dan release die fragmente in 'n burp-agtige gasagtige uitbarsting. "Dit is nogal opvallend om te sien, as die borrels swel en pop oor en oor," sê Liedl.

Die werk toon 'n komplekse verhouding tussen die basiese materiaal eienskappe van 'n biomolekulêre vloeistof en sy interaksie met eksterne komponente. Die span is van mening dat die insig verkry uit die bestudering van die borrelende proses sal lei beide om beter modelle van die lewe prosesse en verbeterde vermoëns om vloeistof druppels vir gebruik as sintetiese bioreaktore ingenieur.

Die navorsing is moontlik gemaak deur 'n toekenning aan Saleh van die Alexander von Humboldt Stigting, wat hom in staat gestel om München en werk direk besoek met Liedl op hierdie projek. "Dit is hierdie soort internasionale samewerking is uiters produktiewe," het Saleh.

bron: University of California - Santa Barbara. "Exposure to enzymes causes peculiar response in liquid droplets formed by DNA." ScienceDaily. ScienceDaily, 28 July 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/07/200728130830.htm>.