Grupa prof. A. Rađenović s EPFL, Švicarska i Sanjin Marion, asistent na Institutu za fiziku u Zagrebu su zajedno s ostalim suradnicima objavili članak u časopisu Nano Letters na temu translokacije makromolekula kroz nanokapilare. Tehnika opisana u članku omogućuje razlikovanje kompleksa DNK-proteina i istovremeno određivanje njihovih mjesta vezanja, te time potvrđuje koncept praktičnih uređaja s nanoporama.

 

Single Molecule Localization and Discrimination of DNA-Protein Complexes by Controlled Translocation Through Nanocapillaries

Roman D. Bulushev*, Sanjin Marion*, Ekaterina Petrova*, Sebastian J. Davis*, Sebastian J. Maerkl, Aleksandra Rađenović

Nano Letters (2016)

doi: 10.1021/acs.nanolett.6b04165

 

Interakcije DNK i proteina reguliraju skoro svaki vid staničnih funkcija, uključujući replikaciju, transkripciju i popravak DNK: proteini traže točno mjesto na DNK, vežu se i obavljaju mnoštvo različitih funkcija od ključne važnosti za životne procese. Kako bi se bolje razumjelo te funkcije na molekulskom nivou, važno je shvatiti detalje vezanja proteina za DNA. Najnoviji članak EPFL-a i IF-a je rezultat tekuće suradnje koja je počela unutar UKF projekta Confined DNA. Naš S. Marion doprinio je teorijskom pozadinom koja je bila potrebna za interpretaciju eksperimentalnih podataka. Ovaj rad predstavlja obećavajuću i praktičnu tehniku identifikacije kompleksa DNK i proteina, te istovremeno određivanje mjesta njihovog vezanja u fiziološkim uvjetima.

Korištenjem optičke pincete naši su kolege izveli kontrolirano provlačenje odn. translokaciju proteina vezanog na jednu molekulu DNK kroz staklenu nanokapilaru. Korištena su dva različita proteina: RNK polimeraza, koja je ključna za pokretanje transkripcije DNK u RNK, te dCas9, protein kojeg se može programirati za vezanje na određeno mjesto na DNK i koji se ujedno kao sastavni dio kompleksa CRISPR-Cas9 koristi u editiranju DNK. Programabilnost dCas9 je upotrebljena da se mjesta vezanja na DNK urede u pravilnim razmacima radi ocjene točnosti lokalizacije. Mjerenjem i modeliranjem sile u ovisnosti o pomaku određen je neravnotežni rad uslijed translokacije te procijenjen naboj kompleksa korištenjem Jarzynskijeve jednadžbe. Zahvaljujući robustnoj izvedbi eksperimenta i podesivosti nanokapilara, ova tehnika predstavlja novi analitički alat u izučavanju interakcija proteina i DNK na nivou jedne zasebne molekule.