Simulasi Komputer Dinamika Molekuler Mampu Menyingkap Gerakan dan Geliat DNA

Para ilmuwan telah berhasil mendapatkan foto dengan resolusi tertinggi yang diambil dari DNA, untuk mengungkapkan gerakan memutar dan menggeliat DNA yang sebelumnya tak terlihat.

Menurut penelitian yang diterbitkan di Nature Communications, asam deoksiribonukleat atau dikenal sebagai DNA dapat menjadi sangat aktif ketika berdesakan dan berkerut di dalam sel.

Gerakan tersembunyi ini diungkapkan oleh simulasi komputer yang dilengkapi dengan gambar beresolusi tertinggi yang pernah diambil dari satu molekul DNA. Studi baru ini mengungkap perilaku yang sebelumnya tak terlihat dalam molekul yang mereplikasi diri. Penelitian ini pada akhirnya dapat mengarah pada pengembangan terapi genetik baru yang kuat.

"Melihat adalah percaya, tetapi dengan sesuatu yang sekecil DNA, melihat struktur heliks dari seluruh molekul DNA sangatlah menantang," kata penulis utama makalah dan ilmuwan material di Universitas Sheffield, Alice Pyne, dalam sebuah pernyataan.

"Video yang kami kembangkan memungkinkan kami mengamati DNA yang berputar dalam tingkat detail yang belum pernah terlihat sebelumnya," ujarnya.

Para ilmuwan sebelumnya telah menggunakan mikroskop untuk mengamati DNA dan konfigurasinya yang berbentuk seperti tangga yang dipelintir, tetapi ini terbatas pada pandangan statis molekul. Apa yang para ilmuwan belum dapat lihat adalah bagaimana gulungan DNA yang intens memengaruhi struktur heliks ganda.

Untuk mencapai ini, Pyne dan rekan-rekannya menggabungkan mikroskop gaya atom resolusi tinggi (AFM) dengan simulasi komputer dinamika molekuler, yang menyingkap gerakan menggeliat.

Untaian DNA yang panjang dan sangat terorganisir berdesakan rapat di dalam sel kita. Seperti yang ditunjukkan oleh studi baru, ini menghasilkan beberapa perilaku fisik yang sangat dinamis.

Sangat Detail

Sementara itu, dosen di Universitas York dan rekan penulis studi tersebut, Agnes Noy, mengatakan gambar mikroskop dan simulasi komputer sangat sesuai sehingga mereka meningkatkan resolusi eksperimen mereka. "Ini memungkinkan tim untuk melacak bagaimana setiap atom dari heliks ganda dari tarian DNA," katanya.

Untuk penelitian ini, para peneliti menganalisis lingkaran kecil DNA, di mana untaian kecil bergabung di kedua ujungnya, membentuk struktur lingkaran. Lingkaran mini DNA telah dijelaskan sebelumnya, dan diyakini sebagai indikator kesehatan yang penting.

Gambar mikroskopis dari lingkaran mini DNA dalam posisi "santai" (yaitu tidak ada putaran) menunjukkan sedikit gerakan, tetapi putaran ekstra menghidupkan putaran, menghasilkan gerakan yang lebih kuat.

Gerakan dinamis ini mungkin memiliki tujuan penting, membantu DNA menemukan pasangan yang mengikat dan memfasilitasi pertumbuhan.

"Mikroskopi gaya atom baru menunjukkan, dengan detail yang luar biasa, bagaimana berkerut, menggelembung, berbelit, berubah bentuk, dan membentuk aneh lingkaran kecil DNA sebenarnya, yang kami harap dapat dikendalikan suatu hari nanti," kata ahli biologi Baylor College of Medicine, Lynn Zechiedrich, yang memasok lingkaran mini untuk penelitian itu.

Menurut para peneliti, wawasan lebih lanjut tentang DNA dan bagaimana DNA bisa menjadi begitu kompak, dapat mengarah pada pengembangan intervensi medis yang benar-benar baru, termasuk diagnosis dan terapi berbasis DNA yang lebih baik. n SB/gizmodo/P-4