유전자가 멀리서 바람둥이

DNA 서열은 다른 DNA 이중 가닥에서 유사한 부분을 인식

상 동성 서열은 이미 일정 거리에서 스스로 인식합니다. 과학에서 수학에 대한 © MPI
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다른 유전자가 자신의 구조와 일치하면 유전자는 이미 멀리서 볼 수 있습니다. 이것은 라이프 치히 과학자들에 의해 새로운 연구에서 발견되었으며, "National Academy of Sciences (PNAS)"의 최신판에 실렸다.

맥스 플랑크 과학 연구소의 화학 물리학과 초빙 과학자 인 알렉세이 코니 쇼프 (Alexei Kornyshev) 교수는“유전자는 파티에서 손님처럼 행동한다. "두 사람이 그곳에서 서로를 알게되면 먼저 서로의 흥미가 있는지 멀리서 확인하십시오."

최대 거리 계산

Kornyshev는 유사성을 탐지하기 위해 DNA의 상 동성 부분, 즉 구조가 매우 유사한 부분이 얼마나 멀리 떨어져 있는지 계산했습니다. 예를 들어, 아이들이 임신되고 부모의 유전 정보가 혼합되면 상동 유전자가 교환됩니다. Kornyshev는“유전자가 올바른 교환 파트너를 찾는 방법을 알고 있다면 인공 수정에서 허위 조합을 방지 할 수있다”고 설명했다.

인간 유전자가 풍부함에도 불구하고, 유사한 표본이 높은 정확도로 게놈에서 발견됩니다. 이것은 유전 적 결함과 결함 유전자의 복구에서 동일한 특성, 즉 동일한 유전자의 두 변이체에 대한 정보를 전달하는 부분 만 교환 될 수 있기 때문에 중요하다. 유전자가 어떻게 서로를 인식하는지 물었을 때, 연구원들은 아직 답을 찾지 못했습니다.

분리가 필요하지 않습니까?

맥스 플랑크 수학 연구소에서 두 가닥의 DNA가 상호 작용하는 방식을 계산 한 Alexei Kornyshev는 두 가지 주요 이론이 있다고 설명했다. 하나의 이론은 이중 가닥이 지퍼처럼 열린 경우에만 유사한 서열을 찾을 수 있다고 가정합니다. 반면 Kornyshev는 상동 유전자, 즉 비교 가능한 구성 유전자가 멀리서 자신을 식별하고 이중 체를 분할 할 필요가 없다고 믿는 연구원 중 하나입니다. 디스플레이

이것은 나선형 모델처럼 바람이 부는 DNA의 양으로 하전 된 이중 가닥 사이에서 나트륨, 칼륨 또는 마그네슘 이온과 같은 양으로 하전 된 입자가 침전되기 때문에 가능합니다. 서로 다른 하전 된 지역은 두 개의 이중 가닥이 서로를 지나갈 때 서로에게 매력적인 힘을 가했다.

유전자가 비슷한 무언가가 다가오고 있다는 것을 감지

Kornyshev의 팀은 이제 두 개의 이중 가닥이 서로 얼마나 멀리 이동하여 유사한 서열을 여전히 인식 할 수 있는지 조사했습니다. 이를 위해 연구자들은 창이 유전자의 한 부분을 어떻게 보았는지, 그리고 두 번째 DNA 이중 가닥이 지나갈 때 에너지가 어떻게 변하는 지 살펴 보았습니다. 유전자는 두 가지가 서로 정확히 마주하기 전에 비슷한 것이 다가오고 있음을 깨닫습니다. 에너지 적으로 유리한 위치를 제공하는 것은 입니다.

상 동성 부분이 창 너비의 절반 이상으로 상쇄되는 한, 상호 작용은 여전히 ​​상이한 유전자 사이의 것에 상응한다. 상 동성 이중 가닥이 계속 접근하면 에너지가 감소합니다. 두 개의 이중 가닥이 서로 정확히 반대 일 때 가장 작습니다. 에너지 이점을 설명하는 곡선은 거꾸로 된 챙 넓은 모자의 윤곽처럼 보입니다. 상 동성 서열이 특정 거리에서 이미 인식 될 수 있음을 보여준다.

{2리터}

주둥이를 감는 로프

2001 년 초 Kornyshev가 이끄는 팀은 부정적인 포스페이트와 스트랜드 사이에 양이온이 도킹되어 두 개의 이중 가닥이 서로 상호 작용하는 방식을 설명하는 모델을 설정했습니다. 수학적 공식에 도달하기 위해 과학자들은 이중 가닥을 Litfasssule 주위에 감는 두 개의 평행 로프로 모델링했습니다. 그들은 로프를 음수로, 간극을 양전하로 본다.

두 개의 동일한 Litfasss가 서로 옆에 있으며, Litfasssule의로드 된 밧줄은 항상 Zwischenr입니다. 다른 Litfasss ... eule gegen입니다. 다른 전하가 끌어 당겨지기 때문에 이것은 에너지 적으로 유리하다. DNA에서 이웃하는 빌딩 블록의 각 조합이 바람직한 각도로 바람을 이루기 때문에, 이 위치는 상 동성 이중 가닥 일 수있다. 따라서 Litfasss ule 밧줄로 옮겨지는 것은 균일하게 감겨지지 않지만 어떤 곳에서는 더 가파 릅니다.

서로 다른 DNA 서열을 나타내는 두 개의 Litfass를 서로 옆에두면 항상 양전하가되는 것은 아닙니다. 같은 요금이 격퇴하기 때문에이 상황은 에너지 적으로 불리하다. Kornyshev는 새로운 계산을 통해 두 개의 상동 DNA 가닥이 서로를 지나갈 때 에너지 이점을 얼마나 멀리 느낄 수 있는지를 보여주었습니다.

모델과 현실이 다릅니다

Kornyshev는 "모델과 현실이 다르다는 것이 분명하다"면서 "DNA는 우리가 말한 것보다 더 복잡하다"고 말했다. 그럼에도 불구하고, 시험관에서의 초기 실험은 수백 개의 빌딩 블록으로부터 닫힌 상동 DNA 서열이 단백질의 도움없이 서로를 찾는다는 것을 보여 주었다. 따라서 복잡한 과정이 시작되기 전에 가닥이 분리되고 교환되는 동종 유전자가 구조에 의해 확인 될 수 있다고 과학자는 설명했다.

(idw-Max Planck Society of Advancement for Science, 2009 년 8 월 4 일-DLO)