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A cosa assomiglia un singolo filamento di DNA? La risposta degli scienziati svizzeri

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Scienziati dell’Università di Basilea hanno studiato per la prima volta le proprietà fisiche della spirale di DNA e hanno scoperto che è simile a una catena di molle legate fra loro.

I risultati dei loro test sono stati presentati sulla rivista Nature Communications.

"Grazie a queste proprietà, più lungo è il filamento di DNA, più morbido ed elastico diventa. In futuro, prevediamo di applicare la nostra metodologia e i microscopi a scansione per decifrare "direttamente" la consequenzialità dei nucleotidi", spiega Remy Pawlak dell'Università di Basilea (Svizzera).

I nostri cromosomi si distinguono per la caratteristica forma a X e sono chiaramente visibili al microscopio solamente quando la cellula si divide. Durante l'interfase, cioè il periodo di tranquillità tra un processo e l'altro, perdono la loro forma caratteristica e si trasformano in un gomitolo di fili tra loro intrecciati la cui esistenza e forma incuriosisce molto i fisici.

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Studiare le proprietà di questo gomitolo e impiegare i filamenti di DNA come elementi di varie nanomacchine oggi non è possibile poiché gli scienziati ancora non capiscono fino in fondo quali proprietà fisiche possiedano le lunghe catene di nucleotidi.

Gli scienziati svizzeri hanno ottenuto le prime risposte a queste domande dopo aver applicato brevi catene di DNA (composte da una ventina di nucleotidi dello stesso tipo) alla superficie di nanopiastrine d'oro.

Una volta raffreddata la struttura a una temperatura che superava lo zero assoluto di soli 5 gradi Kelvin, gli scienziati hanno "agganciato" il filamento di DNA grazie a un ago del microscopio a scansione e poi l'hanno leggermente strappato.

Questi strumenti, spiega lo scienziato, ottengono dati sulla struttura di vari materiali e molecole avvicinando all'oggetto una piccola sonda e verificando quanti elettroni si spostano nel materiale in questione grazie all'effetto tunnel.

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Se si avvicina a sufficienza l'ago alla molecola, questo vi si "aggancia": così, i fisici possono calcolare la solidità e l'elasticità del filamento di DNA.

Per questo, gli scienziati hanno cominciato a staccare gradualmente la piccola sonda dalla superficie della piastrina d'oro muovendola a una velocità ben definita e controllando se cambiasse anche la velocità dell'effetto tunnel.

Poiché la lunghezza di ogni filamento di DNA e la sua struttura erano precedentemente noti a Pawlak, questo ha permesso ai fisici di determinare con grande precisione tutte le proprietà fisiche delle singole spirali di DNA. È emerso che queste sono particolarmente flessibili ed elastiche. Inoltre si facevano sempre più flessibili ed elastiche mano a mano che cresceva il numero di nucleotidi nel filamento.

Questo corrobora la teoria secondo cui i singoli filamenti di DNA sarebbero simili a microscopiche molle. Ogni singolo filamento non è particolarmente elastico, ma se uniti assieme possono estendersi molto di più.

I fisici sperano che queste scoperte possano aiutare i biologi a capire in che modo le cellule raggomitolino e disfino il DNA durante la divisione cellulare e l'interfase. Inoltre, anche i bioingegneri potrebbero trarne vantaggio per creare nanomacchine. 

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