Paparan enzim menyebabkan respons aneh dalam tetesan cairan yang dibentuk oleh DNA – Sains Terkini

"Panci yang diawasi tidak pernah mendidih," seperti kata pepatah, tetapi tidak demikian halnya bagi para peneliti UC Santa Barbara yang mengamati "panci" cairan yang terbentuk dari DNA. Padahal, yang terjadi justru sebaliknya.

Dengan rekan peneliti di Ludwig-Maximilians University (LMU), di Munich, Jerman, temuan tim muncul di Prosiding National Academy of Sciences.


Kemajuan terbaru dalam biologi seluler telah memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari bahwa komponen molekuler sel hidup (seperti DNA dan protein) dapat mengikat satu sama lain dan membentuk tetesan cairan yang tampak mirip dengan tetesan minyak pada saus salad yang dikocok. Tetesan seluler ini berinteraksi dengan komponen lain untuk menjalankan proses dasar yang penting bagi kehidupan, namun sedikit yang diketahui tentang bagaimana interaksi berfungsi. Untuk mendapatkan wawasan tentang proses fundamental ini, para peneliti menggunakan metode modern nanoteknologi untuk merekayasa sistem model – tetesan cairan yang terbentuk dari partikel DNA – dan kemudian mengamati tetesan tersebut saat mereka berinteraksi dengan enzim pembelah DNA.

Anehnya, mereka menemukan bahwa, dalam kasus tertentu, menambahkan enzim menyebabkan tetesan DNA tiba-tiba mulai menggelembung, seperti air mendidih.

"Hal yang aneh tentang DNA yang menggelegak adalah kami tidak memanaskan sistem; seolah-olah sepanci air mulai mendidih meskipun Anda lupa menyalakan kompor," kata wakil pimpinan proyek Omar Saleh, seorang UC Santa Barbara. asisten profesor material dan bioteknologi. Namun, perilaku menggelegak tidak selalu terjadi; kadang-kadang menambahkan enzim akan menyebabkan tetesan menyusut dengan mulus, dan tidak jelas mengapa satu respons atau yang lainnya akan terjadi.

Untuk mengungkap misteri ini, tim melakukan serangkaian eksperimen presisi yang ketat untuk mengukur perilaku menyusut dan menggelembung. Mereka mengidentifikasi dua jenis perilaku menyusut: yang pertama disebabkan oleh enzim yang memotong DNA hanya pada permukaan tetesan, dan yang kedua disebabkan oleh enzim yang menembus di dalam tetesan. "Pengamatan ini sangat penting untuk mengungkap perilaku, karena menempatkan di kepala kami gagasan bahwa enzim dapat mulai menggerogoti tetesan dari dalam," kata ketua bersama Tim Liedl, seorang profesor di LMU, di mana eksperimen dilakukan. dilakukan.

Dengan membandingkan respons tetesan dengan desain partikel DNA, tim memecahkan kasus ini: mereka menemukan bahwa penggelembungan dan penyusutan berbasis penetrasi terjadi bersamaan, dan hanya terjadi ketika partikel DNA diikat secara ringan, sedangkan partikel DNA yang terikat kuat akan menjaga enzim. di luar. Seperti yang dikatakan Saleh, "Ini seperti mencoba berjalan melewati kerumunan – jika kerumunan itu berpegangan tangan erat, Anda tidak akan bisa masuk."

Gelembung, kemudian, terjadi hanya dalam sistem yang terikat ringan, ketika enzim dapat melewati partikel DNA yang penuh sesak ke bagian dalam tetesan, dan mulai menggerogoti tetesan dari dalam. Fragmen kimiawi yang dibuat oleh enzim menyebabkan efek osmotik di mana air ditarik dari luar, menyebabkan fenomena pembengkakan yang menghasilkan gelembung. Gelembung membesar, mencapai permukaan tetesan, dan kemudian melepaskan fragmen dalam semburan gas seperti sendawa. "Cukup mencolok untuk dilihat, saat gelembung membengkak dan muncul berulang kali," kata Liedl.


Karya ini menunjukkan hubungan yang kompleks antara sifat bahan dasar cairan biomolekuler dan interaksinya dengan komponen luar. Tim percaya bahwa wawasan yang diperoleh dari mempelajari proses penggelembungan akan mengarah pada model proses kehidupan yang lebih baik dan meningkatkan kemampuan untuk merekayasa tetesan cairan untuk digunakan sebagai bioreaktor sintetis.

Penelitian ini dimungkinkan oleh penghargaan kepada Saleh dari Alexander von Humboldt Foundation, yang memungkinkannya mengunjungi Munich dan bekerja langsung dengan Liedl dalam proyek ini. "Jenis kolaborasi internasional ini sangat produktif," kata Saleh.

Referensi:

Bahan disediakan oleh Universitas California – Santa Barbara. Asli ditulis oleh James Badham. Catatan: Konten dapat diedit untuk gaya dan panjangnya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.