DNT tez-tez həyatın əsas planı kimi təsvir edilir, lakin genetik məlumatı daşıyan molekullar həmişə biologiya dərsliklərinin təklif etdiyi kimi səliqəli davranmır. İki DNT zənciri eyni mənfi elektrik yükünü daşıyır. Normal şəraitdə, bu, onların bir araya gəlmək əvəzinə bir-birini itələməsinə səbəb olmalıdır. Lakin canlı hüceyrələrin daxilində DNT molekulları müntəzəm olaraq qarşılıqlı əlaqədə olur, hizalanır və bir çox bioloji proseslər üçün vacib olan müvəqqəti əlaqələr yaradır. İndi York Universiteti ndən olan alimlər, DNT molekullarının bir araya gəldiyi və uzunluqları boyunca “ildırım” kimi birləşdiyi uzun müddətdir axtarılan prosesi ələ keçirdiklərini bildirirlər. Bu tapıntı, təxminən 20 il əvvəl irəli sürülmüş bir nəzəriyyə üçün ən aydın sübutu təqdim edir və tədqiqatçılara genetik materialın hüceyrələr daxilində necə davrandığını daha yaxşı anlamağa kömək edə bilər. Tədqiqat, DNT -nin əsas elektrik baryerini necə aşdığını izah etmək üçün yüksək ayırdetmə mikroskopiyasını, kompüter simulyasiyalarını və onilliklər boyu davam edən elmi proqnozu bir araya gətirir. 20 illik DNT sirri nəhayət üzə çıxır. İllərdir ki, tədqiqatçılar DNT molekullarının bir-birinə yaxınlaşa və sıx əlaqələr qura biləcəyini bilirdilər. Lakin, iki mənfi yüklü zəncirin təbii itələmə qüvvəsini aşmasına imkan verən fiziki prosesi birbaşa müşahidə etmək çətin olaraq qalırdı. Problem DNT -nin kimyasında köklənir. Hər bir DNT molekulunun xarici skeleti mənfi yüklü fosfat qruplarını ehtiva edir. İki DNT zənciri bir-birinə yaxınlaşdıqda, bu oxşar yüklər onları bir-birindən uzaqlaşdıran elektrostatik qüvvə yaratmalıdır. Alimlər, ətrafdakı məhlulda müsbət yüklü hissəciklərin bu itələməni neytrallaşdırmağa və ya yumşaltmağa kömək edə biləcəyini təklif etmişlər. Lakin bunun dəqiq necə baş verdiyi və molekulların sonra necə bir araya gəldiyi tamamilə görünmürdü. Təxminən iki onillik əvvəl, tədqiqatçılar DNT zəncirlərinin ildırım kimi birləşə biləcəyini irəli sürdülər. Bu modeldə, molekullar mütləq bütün uzunluqları boyunca eyni anda birləşmir. Bunun əvəzinə, kiçik hissələr qarşılıqlı əlaqədə olmağa başlayır, sonra əlaqə zəncirlər boyunca tədricən yayılır. Bu fikir DNT cütləşməsi üçün mümkün bir izahat təklif etdi, lakin molekulyar səviyyədə mexanizmin sübutu məhdud olaraq qalırdı. Yeni tədqiqat, alimlərə DNT molekullarının real vaxtda yaxınlaşmasını və birləşməsini müşahidə etməyə imkan verərək mühüm bir irəliləyiş təmin edir. Kiçik metal ionları DNT molekulları arasında körpü rolunu oynayır. Tədqiqatçılar, ikiqat yüklü metal ionlarının DNT zəncirlərinin bir araya gəlməsində mərkəzi rol oynadığını aşkar etdilər. Bu ionlar müsbət yük daşıyır, bu da onlara DNT -nin mənfi yüklü bölgələri ilə qarşılıqlı əlaqədə olmağa imkan verir. Sadəcə itələmə qüvvəsini aradan qaldırmaq əvəzinə, onlar yaxınlıqdakı DNT səthləri arasında molekulyar bir körpü yaratmağa kömək edə bilərlər. Bu, zəncirlər ətrafındakı elektrik mühitini dəyişir. İtələmə kifayət qədər azaldıqdan sonra, DNT molekullarının hissələri qarşılıqlı əlaqədə olmaq üçün kifayət qədər yaxınlaşa bilər. Əlaqə daha sonra ildırım kimi bir prosesdə molekullar boyunca uzana bilər. Bu kəşf, eyni mənfi yükə malik iki molekulun doğru şəraitdə necə sabit bir əlaqə qura biləcəyini izah etməyə kömək edir. Bu proses xüsusilə əhəmiyyətlidir, çünki DNT hüceyrə daxilində təcrid olunmuş bir quruluş deyil. O, zülallar, duzlar və metal ionları ehtiva edən sıx, kimyəvi cəhətdən mürəkkəb bir mühitdə mövcuddur. Buna görə də DNT -nin davranışı yalnız genetik ardıcıllığı ilə deyil, həm də ətrafdakı elektrik və kimyəvi şəraitlə də təsirlənir. Metal ionlarının rolunu anlamaq, alimlərə DNT -nin müxtəlif hüceyrə mühitlərində niyə fərqli davrandığını izah etməyə kömək edə bilər. Qabaqcıl mikroskopiya DNT -nin addım-addım birləşməsini göstərir. Prosesi araşdırmaq üçün tədqiqat qrupu molekulyar strukturların ətraflı şəkillərini istehsal etməyə qadir olan atom qüvvə mikroskopiyası texnikasından istifadə etdi. Bu metod alimlərə səthləri son dərəcə kiçik miqyasda araşdırmağa və molekulların mövqeyində və formasında dəyişiklikləri izləməyə imkan verir. Mikroskopiya müşahidələri kompüter simulyasiyaları ilə dəstəkləndi. Bu birləşmə vacib idi, çünki təkcə şəkillər iki molekulun birləşdiyini göstərə bilər, lakin simulyasiyalar bu hərəkətə səbəb olan qüvvələri izah etməyə kömək edə bilər. Birlikdə, nəticələr DNT cütləşməsinin zəncirlər boyunca yayılmadan əvvəl müəyyən təmas nöqtələrində başlaya biləcəyini göstərdi. Bu nümunə uzun müddətdir mövcud olan DNT ildırım nəzəriyyəsi ilə uyğundur. Tədqiqat həmçinin göstərir ki, birləşmə prosesi DNT molekulunun hər hissəsində mütləq eyni deyil. Müəyyən hissələr, strukturlarına, yük paylanmasına və ətrafdakı kimyəvi şəraitə görə digərlərindən daha asan ilkin təmaslar qura bilər. Bu detal, bəzi DNT ardıcıllıqlarının digərlərindən daha asan niyə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu anlamaq üçün vacib ola bilər. Kəşf genetik fəaliyyəti və xəstəliyi izah etməyə kömək edə bilər. Tapıntılar hər hansı bir xəstəlik üçün birbaşa müalicə deyil, lakin onlar alimlərin DNT ilə əlaqəli bir neçə proses haqqında anlayışını yaxşılaşdıra bilər. DNT molekulları genetik rekombinasiya, xromosom təşkili və genom fəaliyyətinin digər formaları zamanı diqqətlə təşkil edilməli və təmasda olmalıdır. Əgər tədqiqatçılar DNT zəncirlərinin bir-birini necə tanıdığını və birləşdiyini daha yaxşı anlaya bilsələr, genetik məlumatın necə yenidən təşkil edildiyi və ya tənzimləndiyi haqqında yeni məlumatlar əldə edə bilərlər. Mexanizm həmçinin müəyyən genlərin söndürüldüyü gen susdurulması və genetik mutasiyalarla əlaqəli bölgələrdə DNT -nin davranışı ilə bağlı tədqiqatlar üçün də əhəmiyyətli ola bilər. Xərçəng tədqiqatları, DNT molekullarının anormal hüceyrə şəraitində necə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu daha aydın şəkildə anlamaqdan faydalana bilər. Xərçəng hüceyrələri tez-tez zədələnmiş və ya yenidən təşkil edilmiş genetik material ehtiva edir və DNT təşkilatındakı dəyişikliklər hüceyrələrin böyüməsinə və bölünməsinə təsir edə bilər. Lakin, hər hansı bir tibbi tətbiq gələcək bir ehtimal olaraq qalır. Müşahidə olunan mexanizmin canlı hüceyrələrdə eyni şəkildə işləyib-işləmədiyini və terapevtik məqsədlər üçün idarə oluna bilib-bilməyəcəyini müəyyən etmək üçün daha çox tədqiqat tələb olunacaq. DNT kimyası yeni biotexnologiyaya ilham verə bilər. Kəşf təbii biologiyadan kənarda da təsirlərə malik ola bilər. Alimlər DNT -ni nanoteknologiya üçün bir material kimi getdikcə daha çox araşdırırlar, çünki onun zəncirləri müəyyən ardıcıllıqları tanımaq və onlarla birləşmək üçün dizayn edilə bilər. DNT əsaslı strukturlar molekulyar sensorlar, proqramlaşdırıla bilən materiallar və nanomiqyaslı cihazlar kimi tətbiqlər üçün araşdırılır. DNT molekullarını bir araya gətirən qüvvələri daha yaxşı anlamaq, tədqiqatçılara bu strukturları daha dəqiq dizayn etməyə kömək edə bilər. Məsələn, metal ionlarının konsentrasiyasını idarə etmək və ya DNT ardıcıllığını dəyişdirmək molekulyar əlaqələrin nə vaxt və harada formalaşmasına potensial olaraq təsir edə bilər. Belə bir nəzarət, öz-özünə müəyyən formalara yığılan DNT əsaslı sistemlərin inkişafında faydalı ola bilər. Tədqiqat həmçinin molekulyar biologiyada vacib bir prinsipi vurğulayır: bioloji strukturlar yalnız onlarda kodlanmış məlumatla deyil, həm də ətrafdakı fiziki qüvvələrlə formalaşır. DNT həyat üçün təlimatları daşıya bilər, lakin onun funksiya qabiliyyəti molekullarının necə hərəkət etməsindən, qatlanmasından, birləşməsindən və ətraf mühitə necə reaksiya verməsindən asılıdır. DNT -nin elektrik itələməsini necə aşdığına dair daha aydın bir şəkil. York Universiteti nin tədqiqatı biologiyanın ən vacib molekullarından biri haqqında uzun müddətdir davam edən bir sualı həll etməyə kömək edir. Baxmayaraq ki, iki DNT zənciri eyni mənfi yükü daşıyır və bir-birini itələməlidir, müsbət yüklü metal ionları onları qarşılıqlı əlaqədə olmaq üçün kifayət qədər yaxınlaşdırmağa kömək edə bilər. Təmas başladıqdan sonra, əlaqə ildırım kimi bir hərəkətlə zəncirlər boyunca yayıla bilər. Atom qüvvə mikroskopiyasını kompüter modelləşdirməsi ilə birləşdirərək, alimlər indi təxminən 20 il əvvəl təklif edilmiş bir mexanizmi dəstəkləyən birbaşa sübut əldə etmişlər. Kəşf hər DNT qarşılıqlı əlaqəsinin eyni nümunəni izlədiyi anlamına gəlmir. Bunun əvəzinə, DNT molekullarının elektrik itələməsini necə aşdığını və daha böyük strukturlara necə yığıldığını anlamaq üçün yeni bir çərçivə təmin edir. Tədqiqatçılar prosesi öyrənməyə davam etdikcə, tapıntılar genom təşkili, genetik tənzimləmə və gələcək DNT əsaslı texnologiyaların dizaynı haqqında daha dərin bir anlayışa töhfə verə bilər. Tez-tez verilən suallar. 1. Niyə DNT zəncirləri bir-birini itələyir? DNT zəncirləri xarici skeletləri boyunca mənfi yüklü fosfat qruplarını ehtiva edir. Oxşar elektrik yükləri bir-birini itələdiyi üçün, iki DNT molekulu yaxınlaşdıqda təbii olaraq bir-birindən uzaqlaşmağa meyllidir. 2. Eyni yükə malik olmasına baxmayaraq DNT molekulları necə bir araya gəlir? Tədqiqat, müsbət yüklü, ikiqat yüklü metal ionlarının DNT zəncirləri arasındakı elektrik itələməsini azaltmağa kömək edə biləcəyini aşkar etdi. Bu ionlar molekulların hissələrinin yaxınlaşmasına və birləşməsinə imkan verən körpülər rolunu oynaya bilər. 3. DNT ildırım modeli nədir? DNT ildırım modeli, iki DNT molekulunun mütləq bütün uzunluqları boyunca eyni anda birləşmədiyini göstərir. Bunun əvəzinə, təmas kiçik bir nöqtədə başlaya və sonra ildırımı bağlamaq kimi zəncirlər boyunca tədricən yayıla bilər. 4. Bu kəşf xərçəng tədqiqatlarına kömək edə bilərmi? Tapıntılar DNT təşkili, genetik yenidən təşkilat və gen tənzimləməsi haqqında anlayışı yaxşılaşdıra bilər ki, bunların hamısı xərçəng biologiyası üçün əhəmiyyətli ola bilər. Lakin, birbaşa tibbi tətbiqlər hələ müəyyən edilməmişdir və əlavə tədqiqatlar tələb edəcəkdir.