У многих химикатов есть узлы или связи как часть их структуры. Но синтезирование новых веществ, которые связывают себя в узлах в молекулярном масштабе, необыкновенно трудное. Лю нашел способ произвести большое разнообразие крошечных узлов, 15 – 20 миллимикронов в диаметре (меньший, чем вирус), в куске одноцепочечной ДНК.«Никто не мог сделать это прежде», сказал Иосзи Вайцман, доцент в химии и соавтор на бумаге. «Di нашел способ синтезировать что-то, что это очень сложно».
Проблема была частью того, что привлекло его. Лю, Вайцман и три соавтора издали их результаты 4 июля 2016, по своей природе Химия.
«Некоторые люди хотят бежать быстрее; некоторые люди хотят подскочить выше. Химики хотят создать более сложные молекулы», сказал Лю. «Это – демонстрация нашей способности».
Но узлы – больше, чем техническое проявление силы. Они – способ подражать тому, что происходит с ДНК в клетках, и они предлагают возможный инструмент для нападения на фермент, крайне важный для выживания раковых клеток.’Супернамотанная’ ДНК
ДНК – длинная молекула. В живых клетках это должно свернуть себя, чтобы вписаться в ядро клетки, и при этом это становится «супернамотанным» – эффект, подобный тому, чтобы быть связанным узлом. Как часть последовательности, искривленной слишком плотно, короткие сегменты крутят назад на себе, путанице, и тыкают прочь стороне главного берега, вмешивающегося в способность ДНК функционировать.Когда ДНК должна копировать, фермент, названный ДНК topoisomerase, отрезает суперкатушки и распутывает их, ослабляя напряженность на берегу.
Тогда это воссоединяется с отрезанными концами, таким образом, ДНК может функционировать. Это – подвиг, столь сложный, что Джеймс Ван, исследователь фермента, назвал его «фокусником мира ДНК». Это также делает topoisomerase главной целью лекарств от рака: Если topoisomerase в раковой клетке не будет функционировать, раковая клетка умрет.
Лю использует связанную узлом ДНК в качестве исследования, чтобы обнаружить деятельность topoisomerase. Он сначала заставляет узлы формировать себя из стратегически разработанных последовательностей одноцепочечной ДНК и более коротких сегментов, которые он называет «главными продуктами». Четыре нуклеотида, которые составляют связь ДНК друг с другом согласно строгим правилам: связи только с T; C связи только с G. Таким образом, выбирая последовательность нуклеотидов на главных продуктах, Лю может управлять, где каждый будет свойственен длинному берегу.Используя этот метод Лю поощрил формирование девяти различных структур узла, некоторых, он признал, просто для интеллектуального удовлетворения способности сделать это.
После форм структуры фермент запечатывает концы, и другой фермент удаляет главные продукты.Когда topoisomerase введен в пузырек, содержащий затруднительную ДНК, он отрезает узел, распутывает его и запечатывает его концы, чтобы сформировать круг, «развязывая узел» узел.
Относительные количества узлов и кругов после добавления topoisomerase показывают, насколько активный фермент был в развязывании узла узлов: меньше кругов равняется меньшему количеству действия.Тестирование, перетестирование
Чтобы проверить потенциал anti-topoisomerase препарат, исследователи могли запустить тест прежде и снова после представления препарата и видеть, запретил ли препарат действие фермента. Но химики метода, как правило, используют для такого испытания – гель-электрофорез – также не спешит быть практическим способом обследовать кандидатов препарата.
Лю изобрел альтернативу. Он понял, что не должен был видеть сами узлы; он просто должен был видеть доказательства, что фермент развязал узел их. И так как круги ДНК могут копировать, в то время как узлы не могут, он искал повторение, которое является легко обнаружимым использованием флуоресцентной краски, которая связывает с ДНК.
«Вы обнаруживаете деятельность topoisomerase, потому что это может развязать узел узел к кругу», сказал Вайцман. «И если ДНК развязана узел, то Вы можете обнаружить повторение. И потому что этот метод без электрофореза, он может использоваться в высоком показе пропускной способности на лекарства против этого фермента».Лю и Вайцман планируют начать проверять библиотеку химикатов, начиная с молекул, уже одобренных FDA. «Есть сотни, сказал Вайцман. «Если Вы поражаете что-то, тогда Вы начинаете изучать его. Если Вы не делаете, Вы переходите к другим.
Это – испытание ошибкой. Но у Вас есть способность показать сотни, потому что метод очень легок».