Шведские исследователи опровергли существующие представления о том, как связываются нити ДНК. Оказалось, что решающую роль в этом механизме играют не водородные связи, а молекулы воды. Выводы исследователей представлены в Proceedings of the National Academy of Sciences.

ДНК состоит из двух нитей, содержащих молекулы сахара и фосфатные группы. Между этими двумя нитями находятся азотистые основания — соединения, которые составляют гены организмов, с водородными связями между ними. До сих пор считалось, что именно последние удерживают две нити вместе.

Как показали ученые из Технологического университета Чалмерса, природа спиральной структуры ДНК может объясняться тем, что молекулы имеют гидрофобную внутреннюю среду, находясь при этом в окружении молекул воды. Окружающая среда является гидрофильной, в то время как азотистые основания молекул ДНК гидрофобны. Внешняя среда как бы «сдавливает» ДНК, благодаря чему нити ДНК прочно держатся.

Роль водородных связей, которые ранее считались решающими для удержания спиралей ДНК вместе, по-видимому, больше связана с сортировкой пар оснований для соединения их в правильной последовательности. Это открытие имеет решающее значение для понимания взаимосвязи ДНК с окружающей средой.

В ходе работы ученые использовали гидрофобный раствор полиэтиленгликоля, и шаг за шагом меняли окружение ДНК с естественно гидрофильной среды на гидрофобную. Они стремились выяснить, существует ли предел, когда ДНК начинает терять свою структуру, когда молекула распадается на две отдельные нити, потому что окружающая среда больше не гидрофильна. Исследователи заметили, что, когда раствор достиг границы между гидрофильным и гидрофобным, характерная спиральная форма молекул ДНК начала распадаться.

«Клетки хотят защитить свою ДНК и не подвергать ее воздействию гидрофобных сред, которые иногда могут содержать вредные молекулы, — говорит один из авторов работы, сотрудник Технологического университета Чалмерса Бобо Фэн. — Но в то же время ДНК клеток должна открыться, чтобы ее можно было использовать. Мы считаем, что клетка большую часть времени держит свою ДНК в водном растворе, но как только клетка хочет что-то сделать со своей ДНК, например прочитать, скопировать или восстановить ее, она подвергает ее воздействию гидрофобной среды».