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超螺旋 DNA 质粒的非平衡结构动力学表现出不对称弛豫。

Non-equilibrium structural dynamics of supercoiled DNA plasmids exhibits asymmetrical relaxation.

机构信息

Department of Physics, McGill University, Montreal, QC H3A 2T8, Canada.

Michael Smith Laboratories, University of British Columbia, BC V6T 1Z4, Canada.

出版信息

Nucleic Acids Res. 2022 Mar 21;50(5):2754-2764. doi: 10.1093/nar/gkac101.

DOI:10.1093/nar/gkac101
PMID:35188541
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8934633/
Abstract

Many cellular processes occur out of equilibrium. This includes site-specific unwinding in supercoiled DNA, which may play an important role in gene regulation. Here, we use the Convex Lens-induced Confinement (CLiC) single-molecule microscopy platform to study these processes with high-throughput and without artificial constraints on molecular structures or interactions. We use two model DNA plasmid systems, pFLIP-FUSE and pUC19, to study the dynamics of supercoiling-induced secondary structural transitions after perturbations away from equilibrium. We find that structural transitions can be slow, leading to long-lived structural states whose kinetics depend on the duration and direction of perturbation. Our findings highlight the importance of out-of-equilibrium studies when characterizing the complex structural dynamics of DNA and understanding the mechanisms of gene regulation.

摘要

许多细胞过程都是处于非平衡状态下发生的。这包括在超螺旋 DNA 中的特定部位解旋,这可能在基因调控中发挥重要作用。在这里,我们使用凸面镜头诱导限制(CLiC)单分子显微镜平台,以高通量的方式研究这些过程,而不会对分子结构或相互作用施加人为限制。我们使用两个模型 DNA 质粒系统,pFLIP-FUSE 和 pUC19,来研究在远离平衡态时超螺旋引起的二级结构转变的动力学。我们发现结构转变可能很缓慢,导致存在长寿命的结构状态,其动力学取决于扰动的持续时间和方向。我们的研究结果强调了在描述 DNA 的复杂结构动力学和理解基因调控机制时,进行非平衡态研究的重要性。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/9d63/8934633/4eb84436b8f2/gkac101fig4.jpg
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