Учёные в Соединённом Королевстве, из Университета Шеффилда и Университета Йорка, зафиксировали детали взаимного прилегания двух ДНК-двойных спиралей. По их снимкам, гребни и борозды двух цепей располагались параллельно и выровненными друг к другу зубьями по типу молнии. Это даёт прямые структурные свидетельства идеи, выдвинутой более двадцати лет назад, что ДНК может «зиповаться» в близком контакте. Одновременно с визуализацией исследователи провели компьютерное моделирование, показывающее, как положительно заряженные ионы образуют мостики между соседними молекулами и удерживают их рядом.

Исследование осуществлялось на высоком разрешении с использованием атомно-силовой микроскопии в жидкой среде. Участники проекта — Алиса Пайн и Агнес Ной — отмечают, что возможность увидеть индивидуальные борозды и их совпадение была ключевой для подтверждения гипотезы, поскольку простое соприкосновение двух двойных спиралей не доказывало выравнивания борозд по «зиперной» схеме.

Для получения самых чётких изображений исследователи применяли ионы никеля, что обеспечило наилучшее пространственное разрешение и позволило зафиксировать близкое прилегание борозд. В более широких этомих микроскопических сканированиях изучались пары с магнием и кальцием, а последующее моделирование оцениvало влияние этих ионов на выравнивание борозд и связанные контакты.

Скрупулёзные симуляции атомов показали, что двухзарядные ионы могут соединять соседние спирали, особенно когда их минорные борозды выровнены так, чтобы ионы взаимодействовали с обеими молекулами. Также было замечено, что последовательность ДНК влияет на формирование мостиков: у конкретных последовательностей образуются более крепкие контакты, что способствует «зиппингу».

В экспериментах с никелем обнаружились особенно устойчивые контакты при коротких участках ДНК, содержащих последовательность GTAC. В симуляциях же магний и кальций также стабилизировали выравнивание пар, хотя networks мостиков различались в зависимости от типа иона. Это указывает на роль ДНК-последовательности в формировании точек контактов и устойчивости сопряжений.

Авторы подчёркивают, что на данный момент исследование не доказывает, что такие молекулярные контакты происходят в клетке и что они приводят к конкретным биологическим последствиям. В клетках на упаковку ДНК помимо ионов могут влиять белки и другие молекулы, включая гистоны, вокруг которых ДНК образует нуксомосомы. Заметившееся зиппинг в лабораторных условиях требует дальнейших исследований, чтобы понять его возможную связь с клеточным контекстом и генетическим обменом.

Статья опубликована в журнале Nucleic Acids Research. Авторы отмечают, что переход от гипотезы к детальным изображениям — это шаг к более глубокому пониманию того, как такие механизмы могут быть протестированы в более сложной среде клетки, и что дальнейшие исследования должны выявлять участки генома, где подобные мостики и зиппинг особенно вероятны.