Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Cum este desfăcută elicea dublă a ADN-ului

Cercetătorii de la Universitatea Cornell au rezolvat o problemă fundamentală, ce are de‑a face cu maniera în care enzima helicază desface cele două lanțuri ale dublei elici a ADN‑ului. Ei au arătat ca această enzimă aplică forțe active asupra celor două lanțuri ale dublei elici a ADN‑ului, desfacând‑o efectiv ca pe un fermoar. Măsurătorile experimentale au constat în focalizarea unui raze de laser asupra unui capăt al unuia din cele două lanțuri, măsurând astfel mișcările acestuia.

Enzima helicază face parte din acea fascinantă colecție de proteine denumite și „motoare moleculare”. Ea are un rol esențial în procesul de replicare a ADN‑ului, mergând înaintea „mașinăriei” de proteine care copiază ADN‑ul, și despicând efectiv dubla elice a ADN-ului, formată din cele doua lanțuri încolăcite. Aceasta pentru că „mașinăria” de proteine nu poate copia decât câte un singur lanț, odată desfăcut din dubla elice.

Principalul mister până acum a fost modalitatea efectivă în care enzima helicază desface această duble elice. O teorie susținea că ea avansează într-un mod pasiv, folosindu-se de fluctuațiile termice care ar avea loc. Astfel, aici dubla elice se desface de la sine, datorită acestor fluctuații termice, apoi enzima helicază avansează, securizând următoarea poziție, în așa fel încât dubla elice să nu se inchidă la loc.

O a doua teorie susținea un model mai activ al enzimei helicază. Aici enzima ar folosi activ energia obținută din alte procese moleculare pentru a forța efectiv dubla elice, și a o deschide precum am deschide un fermoar.

Pentru a stabili care din cele două modele corespunde adevărului, cercetătorii de la Universitatea Cornell din S.U.A, au efectuat o serie de experimente în care au măsurat forțele și mișcările ADN-ului induse de enzima helicază. Astfel, ei au fixat un capăt deja desfăcut al lanțului ADN de o bucată de sticlă, iar de capătul celuilalt lanț s-a atașat o biluță mică din plastic, ce a fost adusă în focarul unei raze laser (vezi imaginea de mai sus).

Tehnica specială folosită se numește „optical tweezers” în engleză (traducerea mot à mot ar fi „pensetă optică”) și constă în captarea efectivă a celui de-al doilea capăt în interiorul razei focalizate. În acest caz, forțele induse de câmpul electric al luminii în zona focalizată au o asemenea intensitate și distribuție, încât capătul acesta este prins efectiv în acea zonă, iar mișcarea lui în zona focalizată ne arată forța ce acționează asupra capătului. În figura alăturată putem vedea rezultatele măsurătorii.

Foto: Sus: Viteza măsurată cu care enzima helicază desface elicea de ADN, care este în jur de 250 de perechi de baze pe secundă. Jos: Forțele induse de enzima helicază (teorie și experiment) sunt de aproximativ 15 pN.Sursa: „Cell”, Iunie, 2007

După cum putem vedea din figură, enzima forțează efectiv desfacerea ADN-ului, cu forțe de ordinul a 15pN. Rezultatele experimentale corespund de asemenea cu un model activ al teoriei.

„Rezultatele nu au numai importanță pur teoretică, ci ele pot contribui și la înțelegerea defectelor care au loc în procesele de îmbătrânire prematură sau în cancer”, spune co-autorul Smita Patel al rezultatelor prezentate aici. „Enzima helicază este practic prezentă în toate procesele metabolice ce utilizează ADN-ul sau ARN-ul”, mai adaugă el.

Sursa originală: Cell„, Iunie, 2007, și physorg.com.

2007-07-04

cristipresura
M-am născut în 1971 și am urmat studiile facultăților de electrotehnică și fizică. Am lucrat la Institutul de Fizică Atomică iar în 2002 am obținut doctoratul în fizică la Universitatea Groningen, Olanda, unde am caracterizat proprietățile optice ale sistemelor corelate de electroni, colaborând cu Anthony J Leggett, membru al comisiei de doctorat și laureat al premiului Nobel în fizică 2003. Am publicat în reviste de specialitate ca Physical Review Letters și Science. În prezent sunt cercetător la compania Philips, Olanda unde, împreună cu echipa mea, am inventat și introdus pe piață primul ceas capabil să măsoare pulsul sportivilor numai pe baza senzorilor optici. Sunt membru al asociației cercetătorilor români Ad Astra și fondator al asociației Știință pentru Toți.
cristipresura
Eindhoven (Olanda)

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger