Біологи виміряли силу окремої молекули ферменту

Молекулярні біологи з Корнельського університету виміряли, з якою силою в ході синтезу РНК індивідуальна молекула ферменту розкручує подвійну спіраль ДНК. Робота опублікована в журналі Science, а її короткий зміст можна прочитати на сайті університету.

У ході дослідження вчені використовували так званий метод оптичного пінцета, який дозволяє маніпулювати за допомогою лазерного променя мікроскопічними об'єктами, наприклад, кристалом кварцу.

Вчені приєднували до кристалу один кінець індивідуальної молекули ДНК, при цьому на іншому кінці "сиділа" РНК-полімераза. Сама вона при цьому була закріплена на скляній підкладці за допомогою антитіл. Пересуваючи кристал, вчені могли натягувати ДНК і вимірювати її механічне напруження

Коли вчені додавали необхідні для реакції з'єднання, РНК-полімераза починала синтезувати РНК. При цьому подвійна спіраль ДНК розкручувалася і в ній утворювалася механічна напруга. Така ж напруга утворюється в закріпленому канаті, якщо спробувати розплести його з одного кінця.

До якогось моменту молекулі полімерази в ході експерименту вдавалося справлятися з розкручуванням ДНК, але коли напруга досягала критичногорівня, білок застрявав і навіть задкував назад. Ці спостереження дозволили вченим визначити силу, з якою одна молекула розкручує ДНК - вона дорівнює 11 піконьютонам. Для порівняння, щоб у такому досліді підняти один кілограм вантажу, знадобилося б трильйон молекул (їх вага 0,64 мікрограма).

Досліди на індивідуальних молекулах стали доступні біологам порівняно недавно. Раніше поведінку ферментів вдавалося розгледіти тільки в суміші.