Главная  Информация для покупателей  В наших клетках найдена новая ДНК-структура

В наших клетках найдена новая ДНК-структура

23 апреля 2018


Впервые в мире определена новая структура ДНК внутри человеческих клеток, австралийские исследователи, обнаружившие данную структуру назвали ее i-мотивом (структура вставочного мотива, i-motif, от «intercalated» — вставочный). Закрученный «узел» ДНК, или i-мотив никогда ранее не был замечен внутри живых клеток. Новые результаты, полученные в Институте медицинских исследований Гарвана, опубликованы 23 апреля 2018 года в ведущем журнале Nature Chemistry.

Это художественное изображение i-мотива, а также инструмента на основе антител, используемого для его обнаружения внутри клетки.

Глубоко внутри клеток нашего тела лежит наша ДНК. Информация в коде ДНК — все 6 миллиардов букв A — А (аденин), C — Ц (цитозин), G — Г(гуанин) и T — Т (тимин) — дает четкие инструкции о том, как строятся наши тела и как они работают. Уже ставшая культовой «двойная спираль» формы ДНК захватила общественное воображение с 1953 года, когда Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик неожиданно для всех раскрыли структуру ДНК. Однако теперь известно, что короткие фрагменты ДНК могут существовать в других формах, по крайней мере, в лабораторных условиях, и ученые подозревают, что эти отличные от двойной спирали формы могут играть важную роль в том, как и, главное, когда считывается код ДНК. Новая форма ДНК полностью отличается от двухцепочечной спирали. «Когда большинство из нас думает о ДНК, мы думаем о двойной спирали», — говорит адъюнкт-профессор Дэниэл Крис (руководитель Лаборатории терапии антителами в Гарване), главный автор данной работы. «Это новое исследование напоминает нам о том, что существуют совершенно разные структуры ДНК, и все они могут быть чрезвычайно важны для наших клеток».

«I-мотив представляет собой четырехцепочечный „узел“ ДНК, — говорит доцент Марсель Динджер (руководитель Центра клинической геномики Кингхорна в Гарване), который возглавлял исследование наравне с профессором Дэниэлем Крисом. В структуре узла буквы Ц (цитозин) на одной и той же цепочке ДНК связываются друг с другом, так что это сильно отличается от двойной спирали, где „буквы“ на противоположных цепях распознают друг друга и где Ц связываются с Г [гуанин]».

Хотя исследователи раньше и видели i-мотив и даже подробно изучили его, он был засвидетельствован только in vitro, то есть в искусственных условиях, созданных в лаборатории, а не внутри клеток. Фактически, все специалисты в этой области давно обсуждали вопрос, способны ли «узлы» i-мотивов существовать внутри живых клеток — вопрос, на который сейчас благодаря новой находке, наконец, получен ответ.

Чтобы обнаружить i-мотивы внутри клеток, исследователи должны были разработать новый точный инструмент — фрагменты молекул антител, которые могли бы специфически распознавать i-мотивы и прикрепляться к ним с очень высокой аффинностью (силой взаимодействия антигена и антитела). До сих пор понимание роли i-мотивов было невозможно из-за отсутствия антител специфичных для них. Фатальным было то, что фрагмент антитела не обнаруживал ДНК в спиральной форме и не распознавал «G- квадруплексную связь (двойную дуплексную связь)», структурно похожую на четырехцепочечное расположение ДНК. Используя созданный ими инструмент, исследователи обнаружили местоположение i-мотивов в ряде клеточных линий человека. Для определения расположения i-мотивов ученые применили не ИФА (иммуноферментный анализ), который часто применяется для выявления антител, а методы флуоресценции, благодаря чему они смогли визуализировать многочисленные пятна зеленого цвета в ядре, которые являются индикаторами i-мотивов. «Больше всего нас заинтересовало то, что мы можем видеть зеленые пятна — i-мотивы — появляющиеся и исчезающие с течением времени, поэтому мы знаем, что они формируются, разрушаются и снова формируются», — говорит д-р Махди Зераати, чьи исследования лежат в основе данной работы.

Исследования показали, что i-мотивы в основном формируются в определенное время жизненного цикла клетки, а именно, в конце G1 (Gap1) фазы, во время активного «чтения» ДНК. Они также показали, что i-мотивы появляются в некоторых областях промотора (области ДНК, которая контролирует включение или выключение генов) и в теломерах, концевых участках хромосом, которые задействованы в процессе старения. Д-р Зераати говорит: «Мы считаем, что факт возникновения и исчезновения i-мотивов — это ключ к тому, что именно они делают. Похоже, что они включают или отключают гены и влияют на то, насколько активно читается ген». «Мы также считаем, что преходящий характер i-мотивов объясняет, почему их до сих пор не могли отследить в клетках», — добавляет адъюнкт-профессор Дэниэл Крис. Профессор Марсель Динджер говорит: «Обнаружить абсолютно новую форму ДНК в клетках было большим прорывом, ведь результаты этих исследований создадут основу для совершенно нового понимания того, для чего действительно нужна открытая нами форма ДНК, влияет ли она на здоровье и болезни».

Другая информация

18 октября
Получен новый, простой, но эффективный диод для микроволн

Ученые из Китая и Канады разработали проект и создали диод для микроволновых устройств и квантовых компьютеров.

14 октября
Ученые описали новый фундаментальный тип пространственной изомерии

Eчёные смогли описать новый тип пространственной изомерии, соответствующий молекулам органического типа.

10 октября
Химики создали каркас, способный очистить этилен на 99,99%

По данным статистики, в прошлом году было произведено около 170 млн. тонн этилена. Именно поэтому учёные озаботились тем, чтобы научиться получать быстро максимально очищенный продукт.

07 октября
Российские ученые представили прототип двухкубитного квантового компьютера

Кубиты более универсальны и функциональны, чем биты, поскольку помогают проводить грандиозные вычисления со скоростью на порядок выше ныне существующих.

04 октября
Голубой углерод образуется при участии макроводорослей

После анализа практически 580 образцов морских метагеномов стала известной судьба голубого углерода повсеместно.

Вся информация