DNA-öppning uppstår när de molekylära "tapparna" på den berömda dubbelhelixstegen går isär. Detta avgörande steg är kärnan i många livsprocesser, inklusive de som tillåter celler att dela sig och reparera DNA.
Med hjälp av en beräkningsmetod känd som "grovkorniga" simuleringar, har forskare baserade på RIKEN i Japan framgångsrikt animerat ett av de viktigaste stegen i DNA-upplösningen, kallat "unzipping".
"Våra modeller representerar DNA som strängar av små sfärer förbundna med källor, och vattnet runt dem som ett tätt kontinuum", säger Masaki Susa från RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences Program.
Forskargruppen använde en superdator för att simulera rörelsen hos en miljard DNA-baspar (eller "steg" på DNA-stegen). De fann att dessa små pärlor viftar runt på ett sätt som slående överensstämmer med experimentella mätningar av DNA-flexibilitet och elasticitet, vilket ger förtroende för att deras metod fångar kärnan i DNA:s fysiska beteende.
"Våra beräkningar avslöjar i detalj hur termisk rörelse tillåter DNA att öppna sig. När individuella baspar går sönder exponerar de enkelsträngat "klibbigt" DNA som är redo att binda med andra molekyler - ett grundläggande steg i DNA-bearbetning", säger teamledaren Hiroshi Orland .
Det upplåsta segmentet fladdrar sedan i den vattniga miljön och vajar runt som en flagga. "Detta fladdrande är viktigt för att förstå dynamiken i DNA, eftersom det är hur DNA interagerar med proteiner och andra molekyler runt det", säger Susa.
"Grovkorniga" simuleringar är relativt snabba, och teamet använder nu denna teknik för att studera ännu större bitar av DNA och simulera den fullständiga öppningen och stängningen av dessa dubbelsträngade molekyler.
Forskningen visas i tidskriften Nucleic Acids Research.
