莊小威開發可以觀察DNA解螺旋的顯微鏡

近日，來自哈佛大學的杰出華人教授莊小威教授課題組開發了一種基于折紙轉子的成像和跟蹤技術（origami-rotor-based imaging and tracking，ORBIT），這是一種利用熒光標記的DNA折紙轉子在單分子水平上以毫秒的時間分辨率跟蹤DNA旋轉的方法，相關研究成果發表在《Nature》上。

許多基因組加工過程（包括轉錄、復制和修復）會發生DNA的旋轉。直接測量DNA旋轉的方法，如轉子珠追蹤、棱角光學捕捉器和磁鑷子等，有助于解開一系列基因組處理酶的作用機制，這些酶包括RNA聚合酶（RNA）、旋轉酶（一種病毒DNA封裝馬達）和DNA重組酶。

盡管旋轉測量有可能改變我們對基因組處理反應的理解，但測量DNA旋轉仍然是一項艱巨的任務。現有方法的時間分辨率不足以跟蹤多種酶在生理條件下誘導的旋轉，且測量通量通常較低。

為了解決這些問題，研究人員開發了ORBIT技術，研究人員使用ORBIT來跟蹤由RecBCD復合物（一種參與DNA修復的螺旋酶）釋放產生的DNA旋轉，以及由RNAP轉錄產生的DNA旋轉。研究人員描述了在RecBCD復合物誘導的DNA解開過程中發生的一系列事件--包括啟動、過程易位、暫停和回溯--并揭示了一個涉及可逆的不依賴ATP的DNA解開和RecB馬達參與的啟動機制。在RNAP轉錄過程中，研究人員直接觀察到單個堿基對展開相應的旋轉步驟。

研究人員表示ORBIT將使研究蛋白質和DNA之間廣泛的相互作用成為可能。