Peneliti di University of Cambridge mengungkapkan bahwa DNA membentuk kumparan berpilin daripada simpul saat melewati nanopor kecil, menantang asumsi lama dalam genetika. Penemuan ini, didorong oleh aliran elektroosmotik, dapat menyempurnakan teknologi penginderaan DNA dan meningkatkan deteksi kerusakan genetik. Temuan tersebut muncul di Physical Review X.
Selama puluhan tahun, para ilmuwan menafsirkan sinyal listrik tidak beraturan dalam eksperimen nanopor sebagai bukti simpul DNA, mirip tali sepatu kusut yang tersangkut di lubang sempit. Pandangan ini membimbing analisis data genetik, dengan asumsi bahwa translokasi tidak merata menunjukkan untai yang terikat. Studi baru dari University of Cambridge, bekerja sama dengan tim internasional, menunjukkan bahwa sinyal ini sering berasal dari plectonemes—kumparan berpilin menyerupai kabel telepon yang digulung—bukan simpul sejati. Saat DNA menembus nanopor, aliran ion di dalamnya menghasilkan torsi, memutar untai dan membentuk pilinan persisten di luar pori. «Eksperimen kami menunjukkan bahwa saat DNA ditarik melalui nanopor, aliran ion di dalamnya memilin untai, mengakumulasi torsi dan menggulungnya menjadi plectonemes, bukan hanya simpul,» kata penulis utama Dr. Fei Zheng dari Cavendish Laboratory. «Struktur pilin 'tersembunyi' ini memiliki sidik jari yang khas dan tahan lama dalam sinyal listrik, tidak seperti tanda sementara simpul.» Tim melakukan tes menggunakan nanopor kaca dan nitrida silikon di bawah tegangan dan kondisi yang bervariasi. Mereka mengamati peristiwa 'kusut' yang sering terjadi, terutama dengan untai DNA lebih panjang dan tegangan lebih tinggi, yang tidak sepenuhnya dijelaskan oleh teori simpul. Simulasi komputer mengonfirmasi bahwa aliran elektroosmotik—pergerakan air yang diinduksi oleh medan listrik—menyebarkan pilinan sepanjang DNA, memungkinkan pembentukan plectonemes. Bukti lebih lanjut datang dari eksperimen dengan DNA 'tergores', di mana gangguan pada untai mencegah penyebaran pilinan dan sangat mengurangi plectonemes. Ini menegaskan peran DNA utuh dalam mentransmisikan torsi. «Yang sangat kuat di sini adalah kita sekarang dapat membedakan simpul dan plectonemes dalam sinyal nanopor berdasarkan lamanya mereka bertahan,» catat Prof. Ulrich F. Keyser, penulis bersama dari Cavendish Laboratory. «Simpul melewati dengan cepat, seperti tonjolan cepat, sedangkan plectonemes bertahan lama dan menciptakan sinyal yang panjang.» Wawasan ini meluas ke biologi, di mana pilinan DNA memengaruhi stabilitas genom selama proses enzimatik. Dalam teknologi, membedakan plectonemes dari simpul menjanjikan sensor nanopor yang lebih tepat untuk genomik, biosensori, dan deteksi dini kerusakan DNA terkait penyakit.
