Sa King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), naobserbahan ng mga siyentipiko ang eksaktong sandali kung kailan nagsisimulang mag-unwind ang DNA, isang prosesong nagbibigay-daan sa lahat ng mga kaganapan sa DNA replication.
Ayon sa ulat ng Saudi Press Agency noong 25 Marso 2025, ang pag-aaral na nailathala sa Nature ay nagbibigay-linaw sa mga pundamental na mekanismo na nagpapahintulot sa mga cell na i-duplicate ang kanilang genetic material, na mahalaga para sa paglaki at reproduksyon. Paano nga ba nagagawa ng mga cell na kopyahin ang kanilang sarili nang may ganitong katumpakan?
Ang research team ay pinamunuan ni KAUST Assistant Professor Alfredo De Biasio at Professor Samir Hamdan. Ginamit nila ang cryo-electron microscopy (cryo-EM) at mga deep learning techniques upang maobserbahan ang interaksyon ng helicase enzyme na Simian Virus 40 Large Tumor Antigen sa DNA. Nagbigay ang kanilang pananaliksik ng pinaka-detalyadong paglalarawan ng mga unang hakbang ng DNA replication, kung saan idinetalye ang 15 atomic states na nagpapakita kung paano pinupuwersa ng helicase ang DNA na mag-unwind. Maaari kaya itong magbukas ng mga bagong pinto sa pag-unawa sa biology?
Sa prosesong ito, ang mga helicase ay nagsisilbing mga nanomachines dahil sa kanilang laki. Kapag kumapit na ang mga ito, tinutunaw ng mga helicase ang DNA sa pamamagitan ng pagputol sa mga chemical bonds na humahawak sa double helix. Pagkatapos nito, hinihila nila ang dalawang strands upang magkahiwalay, na nagpapahintulot sa iba pang mga enzyme na kumpletuhin ang replication. Ano ang mangyayari kung hindi magaganap ang unang hakbang na ito?
Natuklasan sa pag-aaral na habang nauubos ang adenosine triphosphate (ATP), nababawasan ang mga physical constraints na nagpapahintulot sa helicase na magpatuloy sa pagdaan sa DNA, na nagreresulta sa unti-unting pag-unwind ng double strand. Ang pagkonsumo ng ATP ay nagsisilbing switch na nagpapataas ng entropy, o disorder, sa system, na nagpapalaya sa helicase upang gumalaw sa DNA. Paano nga ba ginagamit ng enzyme ang enerhiyang ito?
Ayon kay De Biasio, hindi ginagamit ng helicase ang ATP upang piliting paghiwalayin ang DNA sa isang mabilis na galaw, kundi upang dumaan sa mga conformational changes na unti-unting nagpapahina at naghihiwalay sa mga strands. Hindi ba’t kamangha-mangha ang mekanismong ito sa atomic level? Ang tagumpay na ito ay itinuturing na isang mahalagang bahagi ng pananaliksik sa helicase at sa pag-obserba ng dynamics ng anumang enzyme sa atomic resolution. Ano pa ang mga sikreto ng DNA na maaaring matuklasan sa hinaharap?
Hindi ibinigay ng ulat ang mga partikular na aplikasyon ng pag-aaral na ito sa medisina o ang eksaktong tagal ng ginawang eksperimento.
Ano ang pangunahing tuklas ng mga siyentipiko ng KAUST? Naobserbahan ng mga siyentipiko ang sandali kung kailan nagsisimulang mag-unwind ang DNA para sa replication. Ginamit nila ang cryo-electron microscopy at deep learning upang idetalye ang 15 atomic states ng interaksyon ng Simian Virus 40 Large Tumor Antigen sa DNA.
Ano ang papel ng helicase enzyme sa prosesong ito? Ang helicase ay nagsisilbing nanomachines na pumuputol sa mga chemical bonds ng double helix upang paghiwalayin ang dalawang strands ng DNA. Kung wala ang unang hakbang na ito, hindi magaganap ang DNA replication na kailangan sa paglaki at reproduksyon.
Paano nakakaapekto ang ATP sa pag-unwind ng DNA? Ang pagkonsumo ng adenosine triphosphate (ATP) ay nagsisilbing switch na nagpapataas ng entropy o disorder sa system. Binabawasan nito ang physical constraints upang ang helicase ay makagalaw at unti-unting mapaghiwalay ang mga strands ng DNA.