Forskare vid Kanazawa universitet observerar DNA-nedbrytande enzymer i realtid

Forskare vid Nano Life Science Institute (WPI-NanoLSI) vid Kanazawa universitet har observerat i realtid hur enzymer hittar och bryter sönder DNA-molekyler. Genom att använda höghastighetsatomkraftsmikroskopi kunde teamet följa enskilda enzymer när de rörde sig längs DNA. De fann att enzymerna upprepade gånger återvände till sårbara regioner innan de bröt isär dem. Fynden belyser hur DNA:ts struktur påverkar dess känslighet för enzymatisk nedbrytning.

Forskningen leddes av Richard Wong och hans team. En av de viktigaste enzymerna som studerades var DNase I, som spelar en roll i att avlägsna DNA från skadade eller döende celler. Problem i denna process har kopplats till inflammatoriska och autoimmuna sjukdomar.

Med hjälp av höghastighetsatomkraftsmikroskopi kunde forskarna se att DNase I inte interagerade jämnt med hela DNA-molekylen. Enzymet observerades ofta nära exponerade DNA-ändar och böjda regioner. Forskarna utvecklade en konceptuell modell kallad STORM (Scan – Target – Occupy – Rupture – Mobilize) för att beskriva dessa interaktionsmönster.

Studien visade också att tätt packat DNA, såsom DNA som binds av protamin i spermier, motstår nedbrytning. Särskilt kompakta toroidstrukturer hindrade enzymer från att penetrera sina centrala delar och förblev intakta. Dessa resultat tyder på att den tredimensionella packningen av DNA skapar en fysisk barriär som begränsar enzymens tillgång.