Учёные нанесли на карту десятки тысяч загадочных «узлов» в ДНК человека, и они могут играть ключевую роль в контроле активности генов.
По мнению исследователей, стоящих за этой работой, знание точного местоположения этих узлов, известных как «i-мотивы», может привести к разработке новых методов лечения заболеваний, включая рак.
ДНК состоит из строительных блоков, называемых нуклеотидами, каждый из которых содержит одну из следующих основ: аденин, гуанин, тимин или цитозин. Эти основы являются индивидуальными буквами, из которых складывается код ДНК. ДНК имеет лестничную структуру, и обычно основания с одной стороны лестницы соединяются с партнёром с другой стороны, связываясь посередине и формируя перекладины/ступеньки лестницы. Аденин соединяется с тимином, в то время как гуанин соединяется с цитозином.
Однако иногда цитозины могут образовывать пары друг с другом, а не с гуанином. Это заставляет молекулу ДНК скручиваться, создавая четырехцепочечную выступающую структуру, называемую i-мотивом.
Исследователи впервые обнаружили i-мотивы в клетках человека в 2018 году. Тогда они предположили, что эти узлы могут быть важными регуляторами генома, помогая контролировать активность генов. Однако до сих пор было мало известно о том, где именно расположены эти структуры, подобные узлам, и сколько их в человеческом геноме.
В новом исследовании, опубликованном 29 августа в журнале EMBO Journal, исследователи нанесли на карту 50 тысяч i-мотивов. Эти i-мотивы расположены по всему геному, но обычно их обнаруживают в участках ДНК, которые контролируют активность генов, отметили авторы исследования.
«Наши результаты подтверждают, что i-мотивы — это не просто лабораторная диковинка, они широко распространены и, вероятно, играют ключевую роль в геномной функции», — говорит Дэниел Крист (Daniel Christ), соавтор исследования и директор Центра таргетной терапии в Институте медицинских исследований Гарвана в Австралии.
Крист и его коллеги обнаружили i-мотивы в ДНК, извлечённой из клеток человека в лаборатории. Они определили эти узлы с помощью антител, предназначенных для специфического распознавания i-мотивов и образования комплексов с ними. Затем команда очистила эти комплексы антител и узлов, чтобы секвенировать содержащуюся в них ДНК.
«Мы обнаружили, что i-мотивы связаны с генами, которые очень активны в определённые периоды клеточного цикла», — сказал в своём заявлении Кристиан Дэвид Пенья Мартинес (Cristian David Peña Martinez), ведущий автор исследования и научный сотрудник Гарвана.
Клеточный цикл — это процесс, посредством которого клетки размножаются в организме.
«Это говорит о том, что они (i-мотивы) играют динамическую роль в регуляции активности генов», — добавил Пенья Мартинес.
Команда также обнаружила i-мотивы в «промоторных» областях различных генов, связанных с раком. Промоторы — это тип генетического материала, который включает и выключает данный ген, подобно выключателю света. В раковых клетках эти гены могут нарушаться, вызывая усиленное деление клеток и рост, характерный для опухолей.
Это новое открытие намекает на то, что i-мотивы однажды могут стать мишенью для лекарств, связанных с раком, предположила команда. Они обнаружили i-мотивы в семействе генов MYC, активность которых, как известно, нарушается примерно в 70% случаев рака у человека.
«Это открывает прекрасную возможность воздействовать на гены, связанные с заболеваниями, посредством структуры i-мотива», — сказал Пенья Мартинес.
Конечно, необходимы дополнительные исследования, чтобы перейти от теории к применению у больных раком.
