Учёные обнаружили новую форму ДНК

Группа исследователей из Института медицинских исследований Гарвана (Сидней, Австралия) впервые обнаружили внутри живых клеток новую структуру ДНК, названную i-motif. Она заметно отличается от хорошо известной спиральной формы, напоминая скорее закрученный «узел». Свои результаты учёные опубликовали 23 апреля 2018 года в ведущем рецензируемом журнале Nature Chemistry.

Глубоко внутри наших клеток лежит ДНК, состоящая из более чем 6 миллиардов ячеек — азотистых оснований (аденин (A), гуанин (G), тимин (T) и цитозин ©), кодирующих всю наследственную информацию о том, как строится и работает наше тело.

Знаменитая «двойная спираль» формы ДНК вошла в научно-популярную литературу с 1953 года, когда Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик расшифровали её структуру, за что получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1962 году. Однако, новое открытые показало, что короткие фрагменты ДНК могут существовать и в других формах.

«Когда большинство из нас представляет себе ДНК, воображение рисует двойную спираль, — говорит автор исследования профессор Дэниэл Крис. — Оказалось, что существуют совершенно разные структуры, предназначение которых только предстоит выяснить».

I-motif представляет собой четырехцепочечный «узел» ДНК. В её структуре цитозин © на одной и той же цепочке связываются друг с другом, в то время как в классической спиральной модели азотистые основания одной из цепей соединены с азотистыми основаниями другой цепи водородными связями согласно принципу комплементарности: аденин (A) соединяется только с тимином (T), гуанин (G) — только с цитозином ©.

Хотя исследователи ранее уже наблюдали i-motif и имели возможность изучать его, но всё это происходило в искусственных лабораторных условиях, а не внутри живых клеток. Учёные неоднократно задавались вопросом, могут ли «узлы» i-motif существовать внутри живых существ. До недавнего времени обнаружить их не удавалось. Ответить на вопрос смогли исследователи из Института медицинских исследований Гарвана. Чтобы обнаружить i-motif, учёным пришлось разработать новый более точный инструмент — особый фрагмент молекулы антитела, который мог бы специфически распознавать и прикреплять к i-motif с очень высокой аффинностью.

С помощью нового инструмента исследователи обнаружили местоположение «i-motifs» в ряде клеточных линий человека. Используя методы флуоресценции, чтобы определить их местоположение, они идентифицировали многочисленные пятна зеленого цвета в ядре клетки, которые указывают положение i-motifs.
«Больше всего нас заинтриговало поведение „зелёных пятен“, они то появляются, то исчезают с течением времени. Это означает, что i-motifs формируются, растворяются и формируются снова», — говорит доктор Махди Зераати, участник исследования.

I-motifs в основном формируются в определенной точке жизненного цикла клетки — поздней фазе G1, когда ДНК активно считается, а также появляется в некоторых областях промотора (области ДНК, которая контролируют включение или выключение генов) и в теломерах, «концевых срезах» хромосом, задействованных в процессе старения.

«На данный момент сложно определить, какое значение для клетки имеет i-motifs, но время и место их появления может стать ключом к пониманию этого. Мы также считаем, что переходный характер i-motifs объясняет, почему до сих пор их было очень трудно отследить в клетках», — добавляет Махди Зераати.
Учёные уверены, что обнаружение совершенно новой формы ДНК послужит основой для будущих масштабных исследований, которые потенциально могут изменить взгляды на основы нашего здоровья и особенности возникновения / протекания наследственных болезней.

Источник: ScienceDaily