Исследователи из Кембриджа, работающие под руководством Шанкара Баласубраманяна (Shankar Balasubramanian, на фото), обнаружили структуру ДНК, которая состоит не из классических двух, а из четырех нитей. Ученые 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, ученые 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 четырех азотистых оснований). Полученное соединение назвали "G-квадруплексными структурами".
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 ученые 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 с-фазы, когда клетка копирует свою ДНК, непосредственно перед делением на части.
"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 далекое будущее, подчеркивают авторы работы в журнале Nature Chemistry. Ученым еще предстоит разобраться, действительно ли за неправильную работу клеток отвечают "подсвеченные" участки ДНК. !zn