Para peneliti telah menemukan jenis pergerakan molekul yang sebelumnya tidak diketahui di dalam tetesan DNA, yang berpotensi merevolusi pemahaman kita tentang proses seluler dan membuka jalan bagi biomaterial canggih. Temuan ini dapat mengarah pada kemajuan signifikan dalam bidang kedokteran dan ilmu material.
Para ilmuwan dari Universitas Johannes Gutenberg Mainz, Institut Max Planck untuk Penelitian Polimer, dan Universitas Texas di Austin telah mengamati bahwa molekul tamu, ketika memasuki tetesan yang terbuat dari polimer DNA, tidak berdifusi secara acak. Sebaliknya, mereka bergerak melalui tetesan dengan cara yang teratur, membentuk bagian depan yang tajam, seperti gelombang. "Ini adalah perilaku yang sama sekali tidak terduga," jelas Weixiang Chen dari Departemen Kimia di JGU. Temuan mereka diterbitkan dalam jurnal Nature Nanotechnology.
Dalam model difusi klasik, molekul dalam cairan menyebar secara bertahap. Misalnya, ketika setetes pewarna biru ditambahkan ke air, warna tersebut perlahan menyebar. Namun, molekul tamu dalam tetesan DNA berperilaku berbeda. Menurut Profesor Dr. Andreas Walther dari Departemen Kimia di JGU, "Molekul bergerak dengan cara yang terstruktur dan terkontrol yang bertentangan dengan model klasik, menyerupai gelombang molekul atau batas yang bergerak."
Tim peneliti menggunakan tetesan yang terbuat dari ribuan untaian DNA tunggal, juga dikenal sebagai kondensat biomolekul. Fitur unik dari tetesan ini adalah bahwa sifatnya dapat disesuaikan secara tepat menggunakan struktur DNA dan parameter seperti konsentrasi garam. Tetesan ini juga memiliki relevansi dalam sel biologis, yang menggunakan kondensat serupa untuk mengatur biokimia kompleks tanpa membran. Chen menyatakan, "Tetesan sintetis kami dengan demikian membentuk sistem model yang sangat baik untuk meniru dan lebih memahami proses alami." Para peneliti memperkenalkan untaian DNA "tamu" yang dirancang khusus ke dalam tetesan DNA, yang dapat secara khusus mengenali dan mengikat bagian dalam tetesan. Pergerakan baru molekul tamu dikaitkan dengan prinsip kunci-kunci, di mana DNA yang ditambahkan dan DNA yang ada dalam tetesan saling mengikat. Ini menciptakan keadaan dinamis, yang merupakan fenomena yang sama sekali baru dalam bahan lunak, menurut Chen.
Temuan ini penting tidak hanya untuk memahami fisika bahan lunak, tetapi juga untuk proses kimia dalam sel. Walther menyarankan, "Mereka bisa menjadi salah satu potongan teka-teki yang hilang dalam memahami bagaimana sel mengatur sinyal dan mengatur peristiwa molekuler." Ini sangat menarik untuk mengobati penyakit neurodegeneratif, di mana protein bermigrasi dari inti sel ke sitoplasma dan membentuk kondensat. Seiring bertambahnya usia, mereka beralih dari keadaan dinamis ke keadaan yang lebih padat, membentuk fibril yang bermasalah. Walther menyimpulkan, "Setidaknya dapat dibayangkan bahwa proses penuaan ini dapat dipengaruhi dengan bantuan temuan kami, yang akan membuka pilihan pengobatan yang sama sekali berbeda untuk penyakit neurodegeneratif dalam jangka panjang.”
