Att dra tillräckligt hårt i DNA kan få det att vecklas ut, fördubbla dess totala längd. Detta nya DNA-tillstånd tillkännages idag av forskare från Eindhoven University of Technology (TU/e) och Vrije Universiteit Amsterdam (VU). Deras teoretiska modell förutspådde existensen av detta unika tillstånd, som de har kallat "hypersträckt DNA" för det faktum att det är mer utsträckt än någon form av DNA som setts tidigare. Ett elegant mikroskopiexperiment bekräftade denna förutsägelse. Deras arbete visas idag i tidskriften Naturkommunikation .

DNA kan sträckas ut som ett elastiskt band. Inne i kärnan, de långa dubbla spiralerna är vanligtvis skrynkliga. När den genetiska informationen behöver läsas, dock, dessa DNA-molekyler måste deformeras och öppnas upp, för att tillåta åtkomst till de individuella basparen. Hittills, man trodde att DNA bara kunde förlängas med maximalt 1,7 gånger dess normala längd. Märkligt nog, ingen hade undersökt hur det kunde kanske, sträckas ännu längre.

En teoretisk modell uppmärksammade först TU Eindhovens forskare på denna möjlighet. Som dåvarande student på grundexamen, Koen Schakenraad (som vann Lorentz-priset för bästa examensarbete i teoretisk fysik och nu doktorerar i Leiden) ville beskriva tidigare VU-mätningar av stretching DNA. "Vi lyckades göra det men, till vår förvåning, vår modell förutspådde också en annan, ganska obekant form av DNA, hela två gånger längre än normalt, "säger Paul van der Schoot, en av TU/e-forskarna.

Mikroskopiska händer och ögon

Deras VU Amsterdam-baserade kollegor letade efter denna nya stat, hoppas kunna bekräfta det i experiment genom att använda en kombination av kraft- och fluorescensmikroskopi. "Det är som att ha mikroskopiska händer och ögon, säger Iddo Heller, en av forskarna från VU Amsterdam. "Du drar på en enda DNA-molekyl, och du ser omedelbart vad som händer." Genom att bokstavligen lysa upp DNA:t, de kunde visa att den nya staten faktiskt existerar.

Bevisen framkom

"För att sträcka DNA använder vi fluorescerande molekyler som kallas interkalatorer som ansluter till DNA mellan basparen, " förklarar Heller. "Dessa molekyler lyser upp under mikroskopet. Så, i det normala tillståndet för DNA:t utan intercalatorer, bilden är mörk. Ju mer DNA sträcker sig, och ju fler interkalatorer sätts fast, desto mer lyser bilden upp. I slutet, en fördubbling av ljusintensiteten gav bevis för det nya tillståndet som vi letade efter."

Huruvida dubbellängd-DNA faktiskt finns i cellen är osäkert. "Men upptäckten kan mycket väl kunna ge mer klarhet om hur DNA faktiskt sträcker sig i cellkärnan - massor av frågor kvarstår fortfarande om detta, "säger Van der Schoot. Resultaten kan också visa sig vara relevanta för det relativt nya området" DNA -origami, " "där forskare "tjafsar" med DNA på grundval av dess mekaniska egenskaper, till exempel för att tillverka nya material, säger Heller.

Van der Schoot anser att denna upptäckt än en gång belyser vikten av grundforskning. "Nästan all tillämpad forskning har en grundläggande komponent. I det här fallet var det teorin som föranledde denna upptäckt." Heller talar om "ett av de roligaste samarbetena mellan teoretiska och experimentella fysiker. Det fullbordar cirkeln, " säger han. "Det började med en observation, som följdes av en teori. Den teorin gjorde förutsägelser som vi senare kunde bekräfta genom en observation."