امکان تغییر شکل ساختار مارپیچ مولکول DNA با یک روش خاص

طبق مطالعه‌ی جدید دانشگاه آنجلیای شرقی، شکل مولکول DNA توسط عواملی همچون مس و اکسیژن می‌تواند تغییر کند.

ساختار DNA به‌صورت مارپیچ دوگانه، مورد قبول همگانی است؛ اما ساختارهای متفاوتی از DNA هم وجود دارد. در مطالعه‌ای که جدیدا منتشر شده است از عواملی که قادر به دستکاری این ساختار هستند، سخن گفته می‌شود. کاربرد این کشف در نانوتکنولوژی و محاسبات مبتنی بر DNA  است؛ جایی که از DNA برای ساخت دستگاه‌های بسیار کوچک (نانوماشین‌ DNA) و کامپیوتر استفاده می‌شود.

تصویری از ساختار مارپیچ مضاعف مولکول DNA

دکتر زو والر از دانشکده‌ی داروسازی UEA می‌گوید:

 

DNA یک ماده‌ی ژنتیکی و ساختار آن معمولا همچون نردبانی پیچ‌خورده (مارپیچ دوگانه) است، اما ساختارهای دیگری هم برای DNA وجود دارد که به نظر می‌رس نقشی در توسعه‌ی بیماری‌های ژنتیکی مانند دیابت یا سرطان داشته باشند. البته این موضوع که ساختار یک قطعه از DNA می‌تواند با استفاده از اسید تغییر کند و موجب تا خوردن آن و ایجاد ساختاری به نام i-motif شود، قبلا کشف شده بود. این سیستم می‌تواند به‌عنوان یک سوئیچ مورد استفاده قرار گیرد. DNA در دو وضعیت مختلف دارای شکل‌های کاملا متفاوتی است؛ ما می‌توانیم این را یک کلید روشن یا خاموش تلقی کنیم. از این موضوع برای کاربردهای نانوماشین DNA استفاده شده است.

 

پژوهش‌های دکتر والر قبلا نشان داده بود که شکل DNA می‌تواند با استفاده از نمک‌های مس، به ساختار دومی که ساختار سنجاق سری (Hairpin) نامیده می‌شود، نیز تبدیل شود. سپس این تغییر می‌تواند با استفاده از اتیلن دی آمین تترا استیک اسید (EDTA- ماده‌ای که به‌طور معمول در شامپو و دیگر محصولات خانگی یافت می‌شود) به حالت اولیه برگردانده شود. ساختار سنجاق سری در شکل زیر دیده می‌شود.

این موضوع قابلیت DNA را به‌جای یک کلید به دو کلید گسترش داد. یافته‌های جدید او نشان می‌دهد که دیگر آغازگرهایی همچون اکسیژن و ماده‌ای شبیه ویتامین C نیز باعث آغاز تغییر شکل مولکول DNA می‌شوند. دانشمندان به‌منظور تغییر شکل DNA به یک i-motif ، نمک‌های مس را در شرایط آزاد اکسیژن، به DNA اضافه کردند. با قرار گرفتن این ساختار در برابر اکسیژن موجود در هوا، این ساختار از حالت i-motif به یک ساختار سنجاق سری تغییر یافت. با افزودن اسکوربات سدیم که ماده‌ای شبیه ویتامین C است، این شکل از حالت سنجاق سری به i-motif تغییر یافت و با استفاده از یک ماده‌ی کیلیت کننده، به حالت قبل از تا خوردگی برگشت.

دکتر والر می‌گوید:

 

مفهوم مطالعه این است که اکنون ما نه‌تنها می‌توانیم شکل DNA را با تغییر PH، تغییر دهیم، بلکه می‌توانیم از نمک‌های مس و اکسیژن برای این کار استفاده کنیم. این مطالعه، می‌تواند کاربردهای مختلفی داشته باشد. تغیرات بالقوه در شکل مولکول DNA می‌تواند به‌عنوان کلیدهای روشن خاموش برای دروازه‌های محاسبات منطقی DNA استفاده شود. یافته‌های ما در نانوتکنولوژی یا در تغییر ویژگی‌های موادی مانند ژل‌ها نیز کاربرد دارند.