Wystawienie na działanie enzymów powoduje swoistą odpowiedź w kropelek cieczy utworzoną przez DNA

Z partnerów badawczych na Uniwersytecie Ludwiga Maximiliana (LMU) w Monachium, w Niemczech, Odkrycia zespołu pojawiają się w Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ostatnie postępy w biologii komórkowej umożliwiły naukowców, aby dowiedzieć się, że składniki cząsteczkowe żywych komórek (takich jak DNA i białek) może wiązać się ze sobą i tworzą kropelki cieczy, które wydają się być podobne do kropli oleju w wytrząsanych sos sałatkowy. Te kropelki komórkowych interakcji z innymi elementy do przeprowadzania podstawowych procesów, które są krytyczne dla życia, ale niewiele wiadomo o tym, jak funkcjonują interakcje. W celu uzyskania wglądu na tych podstawowych procesach Naukowcy wykorzystali nowoczesne metody nanotechnologii zaprojektować układ modelowy, kroplę płynu utworzony z cząsteczek DNA, a następnie obserwował te kropelki są interakcje z enzymem DNA rozszczepiania.

Nieoczekiwanie, okazało się, że w pewnych przypadkach dodanie enzymu spowodowało kropelki DNA nagle rozpoczęcia barbotowanie jak wrzącej wody.

„Dziwaczna rzeczą DNA stacjonarnego jest to, że nie podgrzewać system, jest to jakby garnek wody zaczął wrzącej nawet jeśli zapomniał włączyć piec”, powiedział projektu współ-lider Omar Saleh, UC Santa Barbara adiunkt materiałów i bioinżynierii. Jednak zachowanie bulgotanie nie zawsze występują; Czasami dodanie enzymu spowoduje krople do obkurczania z dala sprawnie i nie jest jasne, dlaczego występuje jedna odpowiedź lub inne.

Aby dotrzeć do sedna tej tajemnicy, zespół przeprowadził rygorystyczny zestaw precyzyjnych eksperymentów ilościowe kurczenia i propagacji zachowań. Zidentyfikowano dwa rodzaje postępowania: pierwszy kurczenia powodowane przez enzymy do cięcia DNA tylko na powierzchni kropelek, a drugi powodowane przez enzymy przenikających do wnętrza kropli. „Obserwacja ta była kluczem do rozwikłania zachowanie, jak to umieścić w naszych głowach pomysł, że enzym można uruchomić gryząc daleko na kropelek od wewnątrz”, powiedział co-lider Tim Liedl, profesor LMU, gdzie eksperymenty były przeprowadzona.

Przez porównanie odpowiedzi kropli do konstrukcji cząsteczek DNA, zespół krakingu obudowę: okazało się, że barbotaż penetracja oparte skurczenia wystąpił razem i się tylko wtedy, gdy cząstki DNA słabo związanych ze sobą, podczas gdy silnie wiąże cząsteczki DNA by utrzymać enzym na zewnątrz. Jak zauważył Saleh: „To tak, jakby próbując przejść przez tłum, jeśli tłum jest ściśle trzymając się za ręce, nie będzie w stanie dotrzeć.”

Pęcherzyki więc zdarzyć tylko w lekko związanych systemów, gdy enzym może przedostać się przez zatłoczone cząsteczek DNA do wnętrza kropli, a zacząć pałaszować na kropelce od wewnątrz. Fragmenty wytworzone przez chemiczne wyniku enzymatycznego efekt osmotyczny, w którym woda jest pobierana z zewnątrz, co powoduje, że zjawisko pęcznienia produkuje pęcherzyki. Te pęcherzyki rosną dotrzeć do powierzchni kropli, a następnie uwolnienie fragmentów w bekać jak wybuchu gazu. „Jest to dość uderzające oglądać, jak pęcherzyki puchnąć i pop w kółko”, powiedział Liedl.

Prace wykazuje złożony związek pomiędzy podstawowymi właściwościami materiału o biomolekularnych ciecz i jego interakcji ze składnikami zewnętrznymi. Zespół uważa, że ​​wgląd uzyskanych z badania procesu propagacji doprowadzi zarówno do lepszych modeli procesów żywych i rozszerzonych możliwości inżynier kropelki cieczy do stosowania jako syntetyczne bioreaktorach.

Badania były możliwe dzięki przyznaniu do Saleh z Fundacji Aleksandra von Humboldta, co pozwoliło mu odwiedzić Monachium i pracować bezpośrednio z Liedl nad tym projektem. „Te rodzaje współpracy międzynarodowej są niezwykle wydajne,” Saleh powiedział.

źródło 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>.