莊小威團隊開拓測量DNA與蛋白質相互作用新技術

　　許多基因組處理反應，包括轉錄、復制和修復，都會產生DNA旋轉。直接測量DNA旋轉的方法，如轉子珠跟蹤、角度光學捕獲和磁性鑷子，有助于揭示一系列基因組加工酶的作用機制，包括RNA聚合酶（RNAP），gyrase，病毒DNA包裝機器和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在生理條件下由許多酶誘導的旋轉，并且測量通量通常較低。

　　2019年7月17日，哈佛大學莊小威團隊在Nature在線發表題為“Rotation tracking of genome-processing enzymes using DNA origami rotors”的研究論文,該研究通過應用ORBIT跟蹤RecBCD介導的DNA解旋，揭示了RecBCD啟動的機制；當應用于RNAP的研究時，ORBIT允許研究人員在轉錄過程中觀察單堿基對的旋轉步驟。研究證明了DNA納米技術在機械研究中擴增生物分子運動的能力。考慮到該方法的旋轉跟蹤功能僅需要標準熒光顯微鏡，并且折紙轉子的結構特性可以輕松定制，ORBIT將在旋轉測量和酶機制研究中有廣泛的應用。結合使用外部電場操縱DNA折紙的能力，該方法可以進一步實現單分子力和扭矩光譜的高通量平臺。

　　該研究描述了在RecBCD誘導的DNA解旋期間發生的一系列事件-包括起始，進行性易位，暫停和回溯-并且揭示了涉及可逆的ATP非依賴性DNA展開和RecB運動的參與的起始機制。在通過RNAP轉錄期間，研究人員直接觀察到對應于單堿基對的解旋的旋轉步驟。ORBIT將能夠研究蛋白質和DNA之間的廣泛相互作用。