Aktywność 4-niciowego DNA w żywych komórkach ujawniła się po raz pierwszy

Dwie cienkie nici zwinięte razem w spiralę to kultowy kształt cząsteczki DNA. Ale czasami DNA może tworzyć rzadką poczwórną strukturę spirali i ta dziwna struktura może odgrywać rolę w chorobach takich jak rak.

Niewiele wiadomo na temat tych czteroniciowych DNA, znanych jako G-kwadrupleks (G-quadruplex) – ale teraz naukowcy opracowali nowy sposób wykrywania tych dziwnych cząsteczek i obserwowania ich zachowania w żywych komórkach. W nowym badaniu, opublikowanym 8 stycznia w czasopiśmie Nature Communications, zespół opisał, w jaki sposób pewne białka powodują rozpad G-kwadrupleksu; w przyszłości ich praca może zaowocować nowymi lekami, które chwytają DNA poczwórnej struktury spirali i zakłócają jego działanie. Leki mogą na przykład interweniować, gdy dziwne DNA przyczynia się do wzrostu guza nowotworowego.

„Istnieją dowody na to, że G-kwadrupleksy odgrywają ważną rolę w wielu różnych procesach życiowych i chorobach” – powiedział w oświadczeniu Ben Lewis z Wydziału Chemii Imperial College London.

Ogólnie rzecz biorąc, G-kwadrupleksu pojawiają się w komórkach rakowych ze znacznie większą częstością niż zdrowe komórki, zgodnie z oświadczeniem. Różne badania powiązały obecność czteroniciowego DNA z szybkim podziałem komórek rakowych, procesem prowadzącym do wzrostu guza; Dlatego naukowcy postawili hipotezę, że celowanie w dziwne DNA lekami może spowolnić lub zatrzymać ten nieokiełznany podział komórek. Niektóre badania już potwierdzają ten pomysł.

„Ale brakującym ogniwem jest obrazowanie tej struktury bezpośrednio w żywych komórkach” – powiedział Lewis. Innymi słowy, naukowcy potrzebowali lepszego sposobu oglądania tych cząsteczek DNA w akcji. Nowe badanie zaczyna uzupełniać tę brakującą wiedzę.

G-kwadrupleksy mogą tworzyć się, gdy jedna dwuniciowa cząsteczka DNA zwija się sama lub gdy wiele nici DNA łączy się w jednym kwasie nukleinowym, znanym jako guanina – jeden z elementów budulcowych DNA. Aby wykryć to dziwaczne DNA w komórkach, zespół użył substancji chemicznej o nazwie DAOTA-M2, która emituje światło fluorescencyjne, gdy wiąże się z G-kwadrupleksami. Zamiast mierzyć tylko jasność światła, która zmienia się w zależności od stężenia cząsteczek DNA, zespół śledził również, jak długo świeciło.

Śledzenie, jak długo utrzymywało się światło, pomogło zespołowi zobaczyć, jak różne cząsteczki oddziałują z czteroniciowym DNA w żywych komórkach. Gdy cząsteczka przyczepiła się do nici DNA, wyparłaby świecący DAOTA-M2, powodując, że światło gasło szybciej, niż gdyby substancja chemiczna pozostała na miejscu. Korzystając z tych metod, zespół zidentyfikował dwa białka, zwane helikazami, które rozwijają nici czteroniciowego DNA i przyspieszają proces ich rozkładania.

Zidentyfikowali także inne cząsteczki, które wiążą się z DNA; przyszłe badania tych interakcji molekularnych mogą pomóc naukowcom w projektowaniu leków wiążących się z DNA.

„Wielu badaczy interesowało się potencjałem cząsteczek wiążących G-kwadrupleksów jako potencjalnych leków na choroby, takie jak nowotwory” – powiedział w oświadczeniu Ramon Vilar, profesor chemii nieorganicznej w Imperial. „Nasza metoda pomoże pogłębić wiedzę na temat tych potencjalnych nowych leków”.

Źródło: Nicoletta Lanese

Visualising G-quadruplex DNA dynamics in live cells by fluorescence lifetime imaging microscopy

Rare quadruple-helix DNA found in living human cells with glowing probes

Four-Stranded DNA Makes Human Debut

Zdjęcie: Imperial College London

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x