Odkryto nową strukturę w ludzkim DNA: czterołańcuchowy węzeł i-motif

Monika Piorun
27.04.2018
DNA, i-motif, nowa struktura, Intercalated motif
Fot. Shutterstock

Australijczykom jako pierwszym w historii udało się potwierdzić istnienie nowej formy DNA, której nigdy wcześniej nie zaobserwowano na żywych komórkach. Złożony z czterech łańcuchów i-motif ma dużo bardziej skomplikowaną budowę niż powszechnie kojarzona przez nas podwójna helisa. Naukowcy podejrzewają, że bierze udział w aktywowaniu genów i może pomóc w lepszym zrozumieniu procesu starzenia lub powstawania nowotworów.

65 lat temu, w 1953 roku, Francis Crick i James Watson wykazali, że DNA ma postać podwójnej spirali, za co przyznano im Nagrodę Nobla. Badacze udowodnili, że ukryte wewnątrz ludzkich komórek DNA składa się z dwóch łańcuchów polinukleotydowych owiniętych wokół tej samej osi, ale biegnących w przeciwnych kierunkach. W ich wnętrzu znajdują się zasady azotowe nukleotydów złożone z cytozyny (C), guaniny (G), tyminy (T) i adeniny (A), które łączą się ze sobą w formie dwóch „nici” (A łączy się z T, a C z G) i decydują o tym, jak funkcjonuje nasz organizm. Australijskim naukowcom z Garvan Institute of Medical Research udało się jednak pójść o krok dalej i dokonać kolejnego niezwykłego odkrycia w dziedzinie genetyki.

I-motif (Intercalated motif): nowa forma w ludzkim DNA

Choć i-motif, czyli czterołańcuchowy „skręcony węzeł” został zaobserwowany już w 1990 roku, to jednak dotąd jego istnienie potwierdzono jedynie w laboratorium, poza żywym organizmem (in vitro). Australijczycy jako pierwsi na świecie udowodnili, że nowa struktura w ludzkim DNA jest możliwa do obserwacji także na żywych komórkach (in vivo), co potwierdza, że jest istotna także z biologicznego punktu widzenia (dotąd sądzono, że nie ma wielkiego znaczenia).

Odkrycie umożliwiła opracowana przez nich innowacyjna metoda wykorzystująca przeciwciało zaprogramowane w taki sposób, by łączyło się z i-motif i na dodatek dało się zaobserwować dzięki fluorescencji.

Okazuje się, że w DNA istnieją inne niż słynna podwójna helisa formy, które mogą mieć istotny wpływ na funkcjonowanie całego organizmu. Jak wyjaśnia prof. Daniel Christ, jeden ze współautorów niezwykłego odkrycia opisanego na łamach „Nature Chemistry”:

Kiedy myślimy o DNA, większość z nas wyobraża sobie podwójną helisę, ale istnieją zupełnie inne formy. Jedną z nich jest czteroniciowy węzeł i-motif. W jego strukturze cytozyny (C) łączą się na tej samej nici, więc zachodzi tu zupełnie inne zjawisko niż w przypadku podwójnej helisy, gdzie cytozyna (C) łączy się z guaniną (G), czyli elementy z przeciwstawnych nici rozpoznają się nawzajem.

Jak działa i-motif? Dlaczego tak trudno go zaobserwować w DNA?

Zrzut ekranu 2018-04-27 o 13.14.30

fot. Garvan Institute of Medical Research

Nazwa I-motif (intercalated motif) jest skrótem nawiązującym do zjawiska interkalacji prowadzącego do deformacji w DNA (widocznego w formie charakterystycznego „skręcenia”) oraz wzoru, motywu czy schematu na to, w jaki sposób do tego dochodzi (od ang. motif). W trakcie prac badawczych Australijczycy ustalili, że nowo odkryta struktura jest w stanie zarówno formować się, jak i samoistnie znikać. Prawdopodobnie z tego powodu była tak trudna do zidentyfikowania. Raz się bowiem pojawia, kiedy indziej zaś... znika!

Dzięki wykorzystaniu fluorescencji połączonego z DNA przeciwciała Australijczycy zaobserwowali, że i-motif (świecący na zielono) czasem sam się formował, a kiedy indziej samoistnie rozpadał. Do tej pory nie udało się dokładnie wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje. Może to być jednak istotna wskazówka do zrozumienia roli, jaką odgrywa w naszym organizmie.

Jak tłumaczy dr Mahdi  Zeraati, wiele wskazuje na to, że i-motif może odpowiadać w pewnym stopniu za aktywację poszczególnych genów, czyli dosłownie „włączać” lub „wyłączać” niektóre z nich. Struktura ta może też mieć wpływ na telomery, które mają bezpośredni związek ze starzeniem się komórek w naszym organizmie. Badacze nie wykluczają, że pogłębienie wiedzy na ten temat może pomóc ludzkości dowiedzieć się więcej zarówno na temat procesu starzenia się organizmu, jak i przyczyn powstawania różnych, skomplikowanych chorób, m.in. nowotworów.

TO CIĘ ZAINTERESUJE:

źródło: Nature Chemistry/Garvan Institute of Medical Research/Earth.com

___

zdrowie.radiozet.pl/π