Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Baylor researchers unravel mystery of DNA conformation

15.07.2009
An iconic photograph (http://img.timeinc.net/time/80days/images/530228.jpg) of Nobel laureates Drs. Francis Crick and James Watson show the pair discussing with a rigid model of the famous double helix.

Anzeige

The interaction represented produced the famous explanation of the structure of DNA, but the model pictured is a stiff snapshot of idealized DNA.


As researchers from Baylor College of Medicine (www.bcm.edu) and the University of Houston (www.uh.edu) note in a report that appears online in the journal Nucleic Acids Research, DNA is not a stiff or static. It is dynamic with high energy. It exists naturally in a slightly underwound state and its status changes in waves generated by normal cell functions such as DNA replication, transcription, repair and recombination. DNA is also accompanied by a cloud of counterions (charged particles that neutralize the genetic material's very negative charge) and, of course, the protein macromolecules that affect DNA activity.

"Many models and experiments have been interpreted with the static model," said Dr. Lynn Zechiedrich (http://www.bcm.edu/molvir/faculty/elz.htm), associate professor of molecular virology and microbiology at BCM and a senior author of the report. "But this model does not allow for the fact that DNA in real life is transiently underwound and overwound in its natural state."

DNA appears a perfect spring that can be stretched and then spring back to its original conformation. How far can you stretch it before something happens to the structure and it cannot bounce back? What happens when it is exposed to normal cellular stresses involved in doing its job? That was the problem that Zechiedrich and her colleagues tackled.

Their results also addresses a question posed by another Nobel laureate, the late Dr. Linus Pauling, who asked how the information encoded by the bases could be read if it is sequestered inside the DNA molecular with phosphate molecules on the outside.

It's easy to explain when the cell divides because the double-stranded DNA also divides at the behest of a special enzyme, making its genetic code readily readable.

"Many cellular activities, however, do not involve the separation of the two strands of DNA," said Zechiedrich.

To unravel the problem, former graduate student, Dr. Graham L. Randall, mentored jointly by Zechiedrich and Dr. B. Montgomery Pettitt (http://www.chem.uh.edu/Faculty/Pettitt/Research/) of UH, simulated 19 independent DNA systems with fixed degrees of underwinding or overwinding, using a special computer analysis started by Petttitt.

They found that when DNA is underwound in the same manner that you might underwind a spring, the forces induce one of two bases – adenine or thymine – to "flip out" of the sequence, thus relieving the stress that the molecule experiences.

"It always happens in the underwound state," said Zechiedrich. "We wanted to know if torsional stress was the force that accounted for the base flipping that others have seen occur, but for which we had no idea where the energy was supplied to do this very big job."

When the base flips out, it relieves the stress on the DNA, which then relaxes the rest of the DNA not involved in the base flipping back to its "perfect spring" state.

When the molecule is overwound, it assumes a "Pauling-like DNA" state in which the DNA turns itself inside out to expose the bases -- much in the way Pauling had predicted.

Zechiedrich and her colleagues theorize that the base flipping, denaturation, and Pauling-like DNA caused by under- and overwinding allows DNA to interact with proteins during processes such as replication, transcription and recombination and allows the code to be read. And back to the idea of the "perfect spring" behavior of the DNA helix - "This notion is entirely wrong," said Zechiedrich. "Underwinding is not equal and opposite to overwinding, as predicted, not by a long shot, that's really a cool result that Graham got."

Support for this work came from the Robert A. Welch Foundation, the National Institutes of Health and the Keck Center for Interdisciplinary Bioscience Training of the Gulf Coast Consortia. The computations were performed in part using the Teragrid and the Molecular Science Computing 85 Facility in the William R. Wiley Environmental Molecular Sciences Laboratory, sponsored by the U.S. Department of Energy's Office of Biological and Environmental Research and located at the Pacific Northwest National Laboratory.

Glenna Picton | Quelle: EurekAlert!
Weitere Informationen: www.bcm.edu/news
www.bcm.edu/fromthelab

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Ocean warming causes elephant seals to dive deeper
09.02.2012 | Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung

nachricht How the zebra got its stripes
09.02.2012 | The Company of Biologists

Alle Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>


Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wissenschaftler machen Eisen durchsichtig


Erstmals gezeigt, dass Atomkerne transparent werden

Einem Team von DESY-Wissenschaftlern um Dr. Ralf Röhlsberger gelang es an der hochbrillanten Synchrotronlichtquelle PETRA III, Atomkerne mit Hilfe von Röntgenlicht transparent zu machen. Sie entdeckten dabei gleichzeitig ein neues Prinzip, um einen optisch gesteuerten Schalter für Licht herzustellen, also Licht mit Licht zu beeinflussen, ein wichtiger Baustein auf dem ...

Im Focus: Anti-Angst-Hormon Oxytocin wird gezielt an seine Wirkorte im Gehirn transportiert


Wissenschaftler beobachten, wie Oxytocin zentrale Schaltstellen im Gehirn erreicht und das Verhalten beeinflusst

Kuschelhormon, Treuehormon, Angstlöser – häufig gebrauchte Schlagwörter für das Neuropeptid Oxytocin, das sich in den letzten Jahren als ein Stoff erwiesen hat, der unser Verhalten in zentralen Regionen des Gehirns positiv beeinflussen kann. Was jedoch bisher völlig unklar war: Wie gelangt dieser Botenstoff aus dem Hypothalamus in die Hirnbereiche, die ...

Im Focus: Datenspeicher mit Lachs-DNA und Nano-Silber


Ein neuartiger Biopolymer-Film aus Lachs-DNA mit Silber-Nanopartikeln speichert Informationen kostengünstig und umweltverträglich.

Entstanden ist das organische System in fächer- und länderübergreifender Zusammenarbeit von Wissenschaftlern des DFG-Centers for Functional Nanostructures (CFN) am KIT und des Institute of Photonics Technologies an der National Tsing Hua University in Taiwan. Der DNA-Datenspeicher eignet sich unter anderem für biotechnische Anwendungen, etwa als Bauteil in Biosensoren.

Das System ...

Im Focus: VLT liefert detailreichstes Infrarotbild des Carinanebels


Bildveröffentlichung der Europäischen Südsternwarte (Garching) - Mit dem Very Large Telescope (VLT) der ESO haben das bislang detailreichste Infrarotbild der Sternkinderstube des Carinanebels aufgenommen. Es zeigt vor dem spektakulären Hintergrund einer himmlischen Landschaft auf Gas, Staub und jungen Sterne zahlreiche nie gesehene Details und zählt zu den atemberaubendsten VLT-Bildern überhaupt.

Im Herzen der südlichen Milchstraße, im Sternbild Carina (Der Schiffskiel, [1]), befindet sich in einer Entfernung von etwa 7500 Lichtjahren die Sternkinderstube des Carinanebels. Diese ausgedehnte Wolke aus leuchtendem Gas und Staub ist von der Erde aus gesehen eine der nächstgelegenen Geburtsstätten massereicher Sterne.

Der Nebel beinhaltet einige der hellsten und ...

Im Focus: Automatisch Lücken im Funkspektrum erkennen


Auf der embedded world identifizieren Wissenschaftler der Fraunhofer ESK Lücken im Funkspektrum, um diese für zusätzliche Übertragungen zu nutzen.

Der in Halle 5, Stand 5-228, vorgestellte Prototyp zeigt das Funkspektrum in einem 3D-Spektrogramm, markiert die prognostizierten Lücken und prüft deren Eintreffen. Diese Methode, Cognitive Radio, verbessert die Übertragungsqualität in einem bereits vollen Funkspektrum ohne aufwändiges, statisches Koexistenzmanagement. Ziel ist eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Funk für die Automatisierung.
...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Aktuell

Kaltwasserkorallen als Anpassungskünstler?

09.02.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Wandel der Hochschulbildung in Deutschland und Professionalisierung

09.02.2012 | Studien Analysen

Ocean warming causes elephant seals to dive deeper

09.02.2012 | Biowissenschaften Chemie

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

7. Mannheimer Arbeitsrechtstag am 14. März mit Experten aus Theorie und Praxis

09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

International Forum on Terahertz Spectroscopy and Imaging

09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Teams aus neun Ländern treffen sich an der Leibniz Universität zum 6th Hanover PreMoot

09.02.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp