Araştırma: İki DNA zinciri arasındaki tanımayı iyileştirmek için yeni bir yöntem

İtalya-ABD ortak çalışması, performansı artırılmış katalizörler, sensörler ve malzemelerin yaratılmasının önünü açıyor.

Hem doğada hem de laboratuvarda neredeyse tüm kimyasal süreçler, moleküller arasında seçici tanımaya dayanır. Seçici moleküler tanıma olmazsa olmazdır: örneğin, bir substratın bir enzime yanlış bağlanması veya DNA baz eşleşmesindeki hatalar hastalıklara neden olabilir. Bilim insanları, farmakoloji, sensörler ve malzeme bilimi gibi stratejik alanlarda performansı artırmak için uzun zamandır moleküler tanımayı iyileştirmeye çalışmaktadır. Padova ve Roma Tor Vergata Üniversiteleri tarafından koordine edilen ve Northwestern Üniversitesi ile iş birliği yapan bir araştırma ekibi, Nature Nanotechnology dergisinde iki DNA zinciri arasındaki tanımayı iyileştirmek ve eşleşme hatalarını azaltmak için yeni bir yöntem öneren bir çalışma yayınladı.

Kimyagerler, katalizör, ilaç, sensör ve malzeme geliştirmek için moleküler tanıma teknolojisinden her zaman yararlanmışlardır, Padua Üniversitesi ve Tor Vergata'dan gelen bir açıklama bunu açıklıyor. Tipik olarak, bu tanımanın seçiciliği iki molekülün şekli ve kimyasal yapısındaki tamamlayıcılık ile sağlanır. Ancak bazı biyolojik süreçlerde, tamamlayıcılık tek başına yeterli bir seçicilik seviyesi sağlamak için yeterli değildir. Örneğin, DNA replikasyonu sırasında her bir zincir milyarlarca temel birimi doğru bir şekilde tanımalıdır ve herhangi bir hata kansere yol açabilecek mutasyonlara neden olabilir. Replikasyon doğruluğunu artırmak için, doğada hataları tespit edip düzeltmek üzere kinetik düzeltme yapan çeşitli özel enzimler bulunur.

Padua Üniversitesi Kimya Bilimleri Bölümü'nden Leonard Prins ve Roma Tor Vergata Üniversitesi Kimya Bilimleri ve Teknolojileri Bölümü'nden Francesco Ricci, "Doğanın bu stratejisini modelledik ve enzimatik kinetik düzeltme sürecini taklit eden bu yeni teknikle kısa DNA zincirleri arasındaki bağlanma hatalarını düzeltebiliyoruz" şeklinde açıklıyor.

İki profesörün anlattığı prosedür, daha önce motor ve moleküler pompa gibi cihazlar üretmek için kullanılan "bilgi cırcırı" adı verilen bir mekanizmaya dayanıyor. Bu süreç, DNA zinciri tanımadaki seçiciliği %67'den %86'ya çıkararak önemli ölçüde artırıyor. Dahası, kinetik düzeltmenin aksine, bu sistem karmaşık enzimler gerektirmiyor çünkü DNA'nın kendisini hedefleyebiliyoruz.

Araştırma koordinatörleri, "Bu keşif," diye sonuca varıyor: "Daha verimli katalizörler, son derece hassas moleküler sensörler ve yenilikçi malzemeler tasarlamak için yeni fırsatlar sunuyor. Ayrıca, yaşamın kökenine dair yeni bir bakış açısı sunarak, ilkel moleküllerin karmaşık enzimlerin evriminden önce genetik bilgiyi sadık bir şekilde iletmek için benzer mekanizmalar kullanmış olabileceğini öne sürüyor."