Ovanliga bilder visar jonernas roll i DNA-molekylers ihoppackning

Forskare vid universiteten i Sheffield och York i Storbritannien har presenterat visuella bevis som visar hur DNA-molekyler kan packas tätt trots att deras elektriska laddningar repellerar varandra.

Forskargruppen visade att positiva joner kan bidra till att binda DNA-molekyler och hålla dem nära varandra. Dessa observationer stöder en vetenskaplig hypotes som lanserades för mer än 20 år sedan, och kan bidra till förståelsen av hur det genetiska materialet organiseras inne i celler och hur identiska DNA-regioner kopplas samman innan genetiskt utbyte.

Forskarna använde ett högupplöst mikroskop för att studera DNA-molekyler, och bilderna visade att två intilliggande molekyler packades ihop. Datorsimuleringar antydde att positiva joner, såsom nickel, magnesium och kalcium, kan fungera som en mellanhand som binder molekylerna och hjälper dem att förbli nära varandra.

Alice Bain, biophysiker vid universitetet i Sheffield, sade: "Jonerna hjälper till att bilda en bro mellan de två molekylerna, vilket binder dem ihop."

Simuleringarna visade också att sättet molekylerna binder påverkas av ordningen i DNA-sekvensen, och att vissa sekvenser, däribland en kort sekvens känd som GTAC, kan bidra till att bilda mer stabila bindningar i närvaro av nickeljoner.

Agnes Noy, biophysiker vid universitetet i York, förklarade: "Dessa bilder är det första visuella beviset för riktigheten i denna idé."

Experimenten utfördes under laboratorieförhållanden, därför betonar forskarna behovet av att verifiera om samma mekanism fungerar inne i levande celler, där proteiner och andra molekyler är inblandade i organiseringen av det genetiska materialet. Studien har inte heller fastställt något direkt samband mellan denna mekanism och cancer.

Resultaten kan hjälpa till att förtydliga hur DNA packas och organiseras och att förstå vissa processer som möjliggör utbyte av genetiskt material eller dess rekombination.