Kanazawan yliopiston tutkijat havaitsivat DNA:ta hajottavien entsyymien toimintaa reaaliajassa

Kanazawan yliopiston Nano Life Science Instituten (WPI-NanoLSI) tutkijat ovat onnistuneet visualisoimaan reaaliajassa, kuinka entsyymit löytävät ja hajottavat DNA-molekyylejä. Tutkimuksessa käytettiin erittäin nopeaa atomivoimamikroskopiaa, jonka avulla pystyttiin seuraamaan yksittäisiä entsyymejä niiden liikkuessa DNA:ta pitkin. Havaintojen mukaan entsyymit palasivat toistuvasti DNA:n haavoittuviin alueisiin ennen niiden katkaisemista.

Tutkimus syventää ymmärrystä siitä, miten DNA:n rakenne vaikuttaa sen haavoittuvuuteen entsymaattiselle hajotukselle. DNase I -entsyymin, joka auttaa poistamaan vaurioituneista tai kuolevista soluista peräisin olevaa DNA:ta, toimintaa analysoitiin. Ongelmia tämän puhdistusprosessin kanssa on yhdistetty tulehduksellisiin ja autoimmuunisairauksiin.

Mikroskooppikuvien perusteella DNase I ei vuorovaikuttanut kaikkien DNA-molekyylin osien kanssa samalla tavalla. Entsyymiä havaittiin usein vapaiden DNA-päiden ja kaarevien alueiden läheisyydessä. Tutkijat kehittivät tämän perusteella STORM-nimisen mallin (Scan – Target – Occupy – Rupture – Mobilize), joka kuvaa vuorovaikutuksen vaiheita.

Tutkimus osoitti myös, että tiukasti pakattu DNA, kuten protamiinin sitoma DNA siittiösoluissa, vastustaa hajotusta. Erityisen tiiviit toroidimuodostelmat estivät entsyymien pääsyn keskeisille alueille, pysyen ehjinä pitkiä aikoja. Tulokset viittaavat siihen, että DNA:n rakenteellinen pakkaus luo fyysisen esteen, joka rajoittaa entsyymien pääsyä.