15.11.2018
PL EN
27.04.2018 aktualizacja 27.04.2018

Nowa forma DNA odkryta w komórkach człowieka

Źródło: Fotolia Źródło: Fotolia

Naukowcom udało się wykryć w ludzkich komórkach inną niż podwójna helisa strukturę DNA, którą dotąd obserwowano wyłącznie w laboratoryjnych eksperymentach. Według nowego badania, struktura ta może brać udział w aktywowaniu genów i procesach starzenia.

Ukryte wewnątrz komórek DNA decyduje o tym, jak ma być zbudowany i jak ma działać cały organizm. Ta niosąca informację cząsteczka składa się z podstawowych jednostek, oznaczanych czterema literami A, C, G, T. W ludzkim genomie jest ich około 6 miliardów połączonych w 3 mld par.

W 1953 r. Francis Crick i James Watson odkryli, że ukryte w komórkach DNA ma postać podwójnej spirali, za co odebrali Nagrodę Nobla. Spirala ta powstaje, ponieważ odpowiednie jednostki dwóch nici DNA łączą się ze sobą – A łączy się z T, a C z G.

Dzisiaj wiadomo jednak, że DNA może przyjmować także inne formy, przynajmniej w laboratorium. Naukowcy poszukują ich więc także w żywych komórkach.

„Kiedy większość z nas myśli o DNA, wyobrażamy sobie podwójną helisę” - mówi prof. Daniel Christ, współkierujący nowym projektem, opisanym na łamach „Nature Chemistry”. „To nowe badanie przypomina nam, że istnieją zupełnie inne struktury DNA i że mogą być ważne dla naszych komórek” - dodaje.

Tzw. i-motif to jedna z takich struktur. „I-motif to czteroniciowy węzeł DNA” - wyjaśnia współautor publikacji, prof. Marcel Dinger. „W strukturze węzła, litery C na tej samej nici łączą się między sobą, więc dzieje się tutaj coś zupełnie innego niż w podwójnej helisie, gdzie litery z przeciwstawnych nici rozpoznają się nawzajem i gdzie C łączy się z G” - tłumaczy badacz.

Mimo, że struktura i-motif została już dobrze poznana, obserwowano ją tylko w badaniach in vitro, to znaczy w sztucznych warunkach laboratoryjnych. Specjaliści dyskutowali natomiast o tym, czy występuje ona w żywych organizmach.

Naukowcy z australijskiego Garvan Institute of Medical Research opracowali nową metodę, która pozwoliła na wykrycie i-motif w komórkach. Wykorzystuje ona specjalnie zaprojektowane przeciwciało, które wybiórczo łączy się z tą strukturą. Połączone z DNA przeciwciało można wykryć dzięki jego fluorescencji.

Z jego pomocą badacze zaobserwowali i-motif w szeregu ludzkich komórek, a także precyzyjnie określili, gdzie i kiedy się pojawia.

„Najbardziej podekscytowało nas, że zaobserwowaliśmy zielone pola – struktury i-motif – pojawiające się i znikające wraz z upływem czasu, dzięki czemu wiemy, że się formują i ponownie rozpadają” - opowiada współautor odkrycia dr Mahdi Zeraati.

Badacze pokazali, że struktury te powstają w szczególnym momencie cyklu życiowego komórki – fazie G1, w której zachodzi m.in. intensywne odczytywanie informacji z DNA. Okazało się też, że struktury te pojawiają się w rejonach genomu, które odpowiadają za kontrolę aktywności genów oraz w telomerach – ważnych m.in. dla procesów starzenia się komórek końcowych sekcjach chromosomów.

„Wydaje się, że pojawianie się i znikanie elementów i-motif stanowi podstawę tego, co robią. Wygląda na to, że pomagają one włączać i wyłączać geny i wpływają na to, czy dany gen jest aktywny, czy nie” - mówi dr Zeraati.

„Uważamy także, że przemijająca natura struktur i-motif wyjaśnia, dlaczego aż do dzisiaj były one tak trudne do wykrycia w komórkach” - dodaje prof. Christ.

Jak to często w nauce bywa, odkrycie stanowi dopiero punkt wyjścia do dalszych badań.

„Znalezienie zupełnie nowej formy DNA w komórkach jest ekscytujące – i wyniki te będą podstawą dla całej, nowej kampanii badawczej, nakierowanej na zrozumienie, do czego ten nowy kształt DNA tak naprawdę służy i czy wpływa na zdrowie i rozwój chorób” - zapowiada prof. Dinger.

Więcej informacji:

https://www.nature.com/articles/s41557-018-0046-3

PAP - Nauka w Polsce

mat/ ekr/

Copyright © Fundacja PAP 2018