Цепочки ДНК паразита вдохновляют на создание новых материалов

Ученые изучили уникальную структуру митохондриальной ДНК паразита трипаносомы, которая напоминает кольчугу из тысяч сцепленных колец. Это открытие может помочь в борьбе с тропическими болезнями и вдохновить на создание материалов с необычными свойствами.

Графический абстракт. Автор: Nucleic Acids Research (2025). DOI: 10.1093/nar/gkaf925

Исследование, опубликованное в журнале Nucleic Acid Research, было проведено совместно физиками из Университета Тренто и Университета Эдинбурга. Ученые сосредоточились на изучении кинетопластной ДНК — генома митохондрий трипаносом, паразитов, вызывающих лейшманиоз и сонную болезнь.

«Их митохондриальный геном состоит из тысяч переплетенных колец ДНК, своего рода сетчатой кольчуги микрометрового масштаба», — пояснил профессор биophysics Лука Тубиана из Университета Тренто.

Команда из Эдинбурга пометила самые длинные кольца ДНК (максикольца) светящимися квантовыми точками, чтобы изучить их расположение и движение внутри сети. Оказалось, что максикольца стремятся к периферии структуры и движутся очень медленно.

Компьютерное моделирование, проведенное в Тренто, показало, что такое периферийное расположение может влиять на деформацию всей сети. Ученые сравнили движение колец с рыбой, застрявшей в сети. На основе этого движения им удалось оценить эластичность всей структуры.

Понимание устройства кинетопластной ДНК важно для борьбы с болезнями, так как этот геном жизненно необходим паразиту. Кроме того, эта природная структура является примером «олимпийского геля» — материала из сплетенных колец, теоретически описанного нобелевским лауреатом Пьером-Жилем де Женом в 1980-х, но никогда не созданного в лаборатории.

«Одновременно смиряет и вдохновляет то, что такая неуловимая структура создавалась и воспроизводилась одноклеточными паразитами миллионы лет без нашего ведома», — сказал Давиде Микиелетто.

Измерения показывают, что кинетопластная ДНК одновременно «ультрамягкая» и прочная — свойства, редко сочетающиеся в одном материале. Это открывает путь к созданию новых биомедицинских и биоэлектронных устройств.

Больше информации: Saminathan Ramakrishnan et al, Organisation and dynamics of individual DNA segments in topologically complex genomes, Nucleic Acids Research (2025). DOI: 10.1093/nar/gkaf925