研究人员西北大学发现DNA当在更真实的环境中建模时，股线分离可能需要比先前想象的更多的力。
在大多数实验室中，研究DNA的科学家将其放入简单的水基溶液中。这种受控的装置使研究人员能够在不受其他分子干扰的情况下处理DNA。为了分离DNA链，这些实验室通常将样品加热到150度以上华氏的，一个细胞永远不会自然达到的温度。
相比之下，活细胞中的DNA存在于一个高度拥挤的环境中，其中特殊的蛋白质与DNA结合，机械地解开并分离双螺旋。
“细胞内部被分子挤得水泄不通，而大多数生物化学实验都没有挤得水落石出，”John Marko教授说。“你可以把额外的分子想象成台球。它们撞击DNA双螺旋并阻止其打开。”
Marko在西北大学温伯格艺术与科学学院教授分子生物科学和物理，他与博士后研究员Parth Desai密切合作。
他们的团队使用了称为磁力镊子的先进显微镜工具。使用这些工具，他们小心地将微小的磁性粒子附着在一端固定的DNA链上，轻轻地将链拉开，并使用精确的成像技术捕捉过程。马可是第一批理论化并使用这种创新方法的科学家之一，这种方法已经存在了25年。
他们发现了什么
Marko和Desai写了一篇论文，发表在《Biophysical Journal》上，这篇论文不仅确定而且量化了拥挤所带来的压力。
Desai将三种类型的分子引入含有DNA的溶液中，以模拟蛋白质，并研究甘油、乙二醇和聚乙二醇（每种分子的大小约为一个DNA双螺旋的大小）之间的相互作用。
Desai说：“我们希望有各种各样的分子，其中一些会引起脱水，机械地破坏DNA的稳定性，另一些则会稳定DNA。这与在细胞中发现的东西并不完全相似，但你可以想象，细胞中的其他竞争蛋白质也会有类似的效果。例如，如果它们在竞争水，它们会使DNA脱水，如果它们不竞争水，就会聚集DNA并产生这种熵效应。”
接下来是什么
Marko说，虽然这项研究是基础，但它“是许多、许多、许多医学进步的基础”，例如DNA的深度测序，科学家现在可以在一天内对整个人类基因组进行测序。他还认为他们的发现可能广泛适用于基本生化过程的其他元素。
Marko说：“如果这影响了DNA链的分离，那么所有蛋白质与DNA的相互作用也将受到影响。例如，蛋白质粘附在DNA上的特定位点并控制特定过程的趋势——这也会因拥挤而改变。”
除了进行更多包含多种拥挤因子的实验外，该团队还希望更接近细胞的真实表现，并从中研究拥挤如何影响酶和DNA之间的相互作用。
Molecular crowding suppresses mechanical stress-driven DNA strand separation
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