Utorok 8. októbra, 2024
Ukážka správania sa molekuly DNA: v relaxovanom stave, pri ohybe, skrútení proti smeru hodinových ručičiek (nadvihnutie DNA) a v smere hodinových ručičiek (podvinutie DNA) (Zdroj: Mgr. Martin Bystriansky)

Slovenskí vedci vyvinuli trojrozmerný elastický model DNA

DNA nesie genetickú informáciu všetkých živých organizmov a ako taká je jednou z najdôležitejších molekúl v prírode. Napriek tomu je ťažké nájsť jej trojrozmerný model, ktorý by sa dal uchopiť do rúk a dali by sa na ňom verne ukázať štruktúrne a mechanické vlastnosti DNA. Polymérni vedci zo Slovenskej akadémie vied vytvorili trojrozmerný elastický model, ktorý môže byť dôležitou pomôckou pri objasňovaní vzťahov medzi štruktúrou, mechanickými vlastnosťami a biologickými funkciami DNA.

„Aktuálne existujú rôzne demonštrátory, molekulové stavebnice a 3D tlačené modely, ktoré ale často nesprávne zobrazujú DNA ako ľavotočivú, pričom ona je pravotočivá. Ďalej verne nezobrazujú striedanie hlavného a vedľajšieho závitu, taktiež zobrazujú nesprávny počet báz, alebo zobrazujú len jednu pol-otočku DNA dvojzávitnice namiesto celej otočky. Tieto a mnohé ďalšie nedostatky sme vyriešili a navrhli inovatívny elastický model DNA, ktorý nemá uvedené nevýhody a dajú sa na ňom demonštrovať rôzne priestorové a mechanické vlastnosti molekuly DNA,“ povedal Dušan Račko z Ústavu polymérov SAV, v.v.i.

Príklady existujúcich (nesprávnych) modelov DNA (zdroj: archív pôvodcov) a) DNA má správny počet báz ale nesprávny smer vinutia a nerozlišuje hlavný a vedľajší závit b) DNA má správny smer vinutia ale dvojnásobný počet báz a ukazuje len polotočku DNA c) DNA má správny smer vinutia, ukazuje správne celý závit DNA, ale má dvojnásobný počet báz a nerozlišuje hlavný a vedľajší závit d) DNA má správny smer vinutia, správny počet báz, rozlišuje hlavný a vedľajší závit, ale ide o rigidný model e) Nesprávne vyobrazenie a ilustračné modely DNA sa bohužiaľ často objavujú nielen vo vedecko-populárnych médiách ale aj v špičkových vedeckých časopisoch, v tomto prípade na obálke časopisu Nature, ktorý publikoval aj pôvodnú prácu Watsona a Cricka, sa objavila ľavotočivá DNA.

Nový elastický model DNA dokáže presne zobrazovať kľúčové vlastnosti tejto molekuly. Je vyhotovený z elastických materiálov a umožňuje ukázať, ako DNA reaguje na mechanické namáhanie. Model do detailu reprodukuje štruktúrne vlastnosti molekuly DNA. Jeho veľkosť je možné prispôsobiť na rôzne účely, môže sa deformovať pri biologických procesoch, ale aj v technologických procesoch, ako je sekvenovanie DNA.

„Tento model môže slúžiť ako skvelý učebný nástroj pre školy. Dá sa chytiť do rúk a preskúmať, je zábavný a interaktívny, ale vie byť aj pomôckou pre vedcov pri výskume DNA a vytváraní počítačových modelov. Pozývame potenciálnych partnerov na spoluprácu a licencovanie, aby sme spoločne prispeli k uvedeniu tohto inovatívneho elastického modelu do praktického života,“ dodal Dušan Račko.

Štruktúra DNA z kryštalografickej databázy a jej 3D vytlačená podoba z elastického materiálu (Zdroj: archív pôvodcov)

Slovenská akadémia vied podala na tento inovatívny model slovenskú prioritnú patentovú prihlášku PP 50035-2024.

Prečítajte si aj