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新研究解释了酶引起DNA形成液滴反应的机制

导读俗话说:一个有观察力的锅永远不会沸腾,但对于圣塔芭芭拉分校的研究人员来说,观察由DNA形成的液体锅并非如此。实际上,情况恰恰相反。

俗话说:“一个有观察力的锅永远不会沸腾”,但对于圣塔芭芭拉分校的研究人员来说,观察由DNA形成的液体“锅”并非如此。实际上,情况恰恰相反。

与位于德国慕尼黑的路德维希·马克西米利安大学(LMU)的研究伙伴合作,研究小组的发现发表在《美国国家科学院院刊》上。

细胞生物学的最新进展使科学家们了解到,活细胞的分子成分(例如DNA和蛋白质)可以彼此结合并形成液滴,这些液滴看起来类似于摇匀的沙拉酱中的油滴。这些细胞液滴与其他成分相互作用,以执行对生命至关重要的基本过程,但对相互作用的作用知之甚少。为了深入了解这些基本过程,研究人员使用了现代的纳米技术方法来设计模型系统-由DNA颗粒形成的液滴-然后观察这些液滴与DNA裂解酶的相互作用。

令人惊讶的是,他们发现,在某些情况下,添加酶会导致DNA小滴突然起泡,就像开水一样。

加州大学圣塔芭芭拉分校项目联合负责人奥马尔·萨利赫(Omar Saleh)说:“关于冒泡的DNA的奇怪之处在于,我们没有加热系统;即使您忘了打开炉子,好像一锅水也开始沸腾了。”材料与生物工程学助理教授。但是,冒泡行为并不总是会发生。有时添加酶会导致液滴平滑收缩,目前尚不清楚为什么会发生一种反应或另一种反应。

为了弄清这个谜底,团队进行了一系列严格的精密实验,以量化收缩和冒泡行为。他们发现了两种类型的收缩行为:第一类是由于酶仅在液滴表面切割了DNA,第二类是由于酶渗透到液滴内部。LMU的共同负责人蒂姆·利德尔(Tim Liedl)说:“这种观察对于揭示这种行为至关重要,因为它使我们意识到酶可以开始从内部蚕食液滴的想法。”进行。

通过比较液滴对DNA颗粒设计的反应,研究小组发现了这种情况:他们发现起泡和基于渗透的收缩同时发生,并且仅在DNA颗粒轻微结合在一起时发生,而牢固结合的DNA颗粒则保留了酶。在外面。正如萨利赫(Saleh)指出的那样:“这就像试图穿过人群–如果人群紧紧地握着手,您将无法通行。”

然后,气泡仅在轻度结合的系统中发生,此时酶可以穿过拥挤的DNA颗粒到达液滴内部,并开始从内部吞噬液滴。酶产生的化学片段导致渗透作用,其中水是从外部吸入的,导致产生气泡的膨胀现象。气泡长大,到达液滴表面,然后以打状的气体爆发形式释放碎片。利德尔说:“观察起来真是令人惊讶,气泡不断膨胀并弹出。”

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