В клетках человека найдена ДНК из четырёх нитей

Структура ДНК из четырёх нитей

(иллюстрация Jean-Paul Rodriguez, Giulia Biffi).

Учёные проявили наличие четырёхниточной ДНК в клетках при помощи флуоресцентных маркеров

(фото Jean-Paul Rodriguez, Giulia Biffi).

Профессор Баласубраманян перед картиной Энни Ньюман (Annie Newman), изображающей квадруплекс ДНК

(фото University of Cambridge).

Исследователи из Кембриджа, работающие под руководством Шанкара Баласубраманяна (Shankar Balasubramanian), обнаружили структуру ДНК, которая состоит не из классических двух, а из четырёх нитей. Учёные объяснили появление такого природного "нововведения" и придумали, как с его помощью диагностировать и бороться с раковыми заболеваниями.

Двойная спираль ДНК. Что может быть более постоянным, чем эта ставшая для науки культовой структура? О том, что могут существовать какие-то иные формы, учёные догадывались, но проверить гипотезу было непросто.

В лаборатории им удалось синтезировать молекулу ДНК, по форме напоминающую квадрат. Для этого они взяли цепочки, богатые гуанином (одним из четырёх азотистых оснований). Полученное соединение назвали "G-квадруплексными структурами".

Структура ДНК из четырёх нитей (иллюстрация Jean-Paul Rodriguez, Giulia Biffi).

Теоретически подобные макромолекулы могли бы случайно образовываться в живых клетках, если бы особые водородные связи сшивали четыре гуанина, расположенные в разных частях цепочки ДНК, богатой этими основаниями. Например, известно, что много гуанина в теломерах – защитных концевых участках хромосом.

Исследователи ранее также выяснили, что в раковых клетках малые молекулы, которые отвечают за образование и стабилизацию G-квадруплексов, могут повреждать теломеры.

Кроме того, тщательное изучение генетического материала человека на предмет участков, богатых гуанином, показало, что "квадратные ДНК" могли бы образоваться в областях, которые определяют работу регулирующих генов, в частности тех, что вызывают образование злокачественных опухолей. Таким образом, само их наличие может сигнализировать о "поломке", которая приводит к образованию опухоли.

Чтобы обнаружить G-квадруплексы в живых клетках, команда профессора Баласубраманяна создала антитела, которые прикрепляются к необычным структурам, но игнорируют двухцепочечные спирали ДНК. Для того чтобы иметь возможность увидеть места будущего закрепления, исследователи подвесили на антитела флуоресцирующие маркеры.

Когда учёные соединили полученную субстанцию с культурой клеток человека, они увидели, что антителами обрастают многие части хромосом, и только четверть "маячков" садится на теломеры. Происходит это в ходе так называемой S-фазы, когда клетка копирует свою ДНК, непосредственно перед делением на части.

Учёные проявили наличие четырёхниточной ДНК в клетках при помощи флуоресцентных маркеров (фото Jean-Paul Rodriguez, Giulia Biffi).

"Пока наши исследования находятся на начальной стадии, но в будущем, когда мы сможем точно определять местоположение G-квадруплексов, мы получим лучший контроль над необходимыми генами и клеточными процессами, ход которых изменяется при заболеваниях, подобных раку", — прогнозирует профессор.

Напомним, что именно увеличение воспроизведения ДНК, которое определяют мутировавшие онкогены, и приводит к появлению злокачественных опухолей.

Пока это лишь далёкое будущее, подчёркивают авторы работы в журнале Nature Chemistry. Учёным ещё предстоит разобраться, действительно ли за неправильную работу клеток отвечают "подсвеченные" участки ДНК.

Профессор Баласубраманян перед картиной Энни Ньюман (Annie Newman), изображающей квадруплекс ДНК (фото University of Cambridge).

Также по теме:
Впервые получено реальное изображение ДНК
Синтетические биологи готовятся найти ДНК на Марсе 
В мозге женщин нашли мужскую ДНК
ДНК помогла создать новый тип действенных лекарств от рака 
Учёные определили период полураспада ДНК