研究人员以前所未有的细节测量了DNA沿着运动蛋白的运动

美国研究人员已经采用了一种DNA测序方法,可以直接测量,而且灵敏度很高单个DNA分子的运动,因为它是通过专门的运动蛋白绘制的。这项技术可以为在分子尺度上对运动蛋白的工作进行更详细的分析开辟道路,运动蛋白参与了无数的DNA和rna加工活动,如聚合、解绕和剪切粘贴。

自然出版集团

冈拉克的研究小组观察到一种运动酶(绿色)将一条DNA链穿过孔缝(黄色)

DNA测序的一种方法是在膜上制造一个纳米大小的孔,将两个充满离子溶液的腔室分开。当施加静电场时,电流流过孔并将DNA链吸入孔中。DNA在孔中的存在改变了电流的流动,其大小可以与占据孔的特定核苷酸相关。如果DNA被一种运动酶逐渐拉过孔,电流的变化就可以用来推断核苷酸的序列。

Jens Gundlach他和他的同事们意识到,经过一些修改,该系统不仅可以用于DNA测序,还可以用于观察运动蛋白如何在DNA链中旋转。研究人员使用一种突变的细菌蛋白在膜孔中形成一个微小的收缩,并用一种称为解旋酶的运动蛋白将DNA拉过孔。他们能够测量DNA的运动,其步骤短至40皮,或单个核苷酸的0.06,这是前所未有的分辨率。

冈拉克说:“我们可以看到DNA是如何通过酶移动的。”“因为我们可以同时对DNA进行测序,所以我们也可以看到任何行为,比如处理过程中的停顿,是如何与特定的DNA序列相吻合的。”

Stephen块他利用光学镊子技术在100pm左右的分辨率下研究运动蛋白与DNA和RNA的相互作用,他想知道达到亚埃的分辨率是否会有很大的收获。“通常,大多数科学家因此得出结论,大约100pm,或1埃,应该是探测单个碱基的足够分辨率。”此外,单个化学键的长度约为100pm,即1埃。所以问题是,我们能从埃以下的生物化学中学到什么?是否有什么新的东西可以学习,或者这只是“空洞的决议”,比完成工作所需的要好得多,但不是特别有用?”

然而,该领域的其他研究人员对此印象深刻。Anatoly Kolomeisky德克萨斯州莱斯大学的教授说:“这是一个伟大的进步,为探索自然界的复杂现象提供了一个新的有力工具。Richard Ebright罗格斯大学的研究人员认为,这项新技术是“一项变革性的、改变游戏规则的技术,可以对以核酸为轨迹的分子马达进行机制分析”。Taekjip哈他说:“我相信这项工作将开启超精密单分子分析的新时代,解决以前由于缺乏分辨率而无法解决的基本问题。”