DNA występuje zwykle w postacie odkrytej w 1953 roku podwójnej helisy. Dwie nici ułożone w spiralę nawijają się wtedy wokół siebie. Możliwych jest jednak kilka także innych struktur, które udało się wytworzyć w sztucznych warunkach. Należy do nich poczwórna helisa (G4 - ang. G-quadruplex), w której łączą się z sobą cztery spiralne nici DNA.

Już wcześniej struktury G4 wykrywano w komórkach, ale konieczne do tego było zabicie komórki lub użycie wysokiego stężenia pewnych substancji (molekularnych sond) ukazujących powstawanie takiej struktury. Nie udawało się więc śledzić poczwórnej helisy w żywej komórce, w naturalnych warunkach.

Zespół z University of Cambridge i innych brytyjskich ośrodków opracował natomiast nową metodę, która na to pozwala. Umożliwia przy tym podpatrywanie, jak taka forma DNA powstaje i jaką rolę pełni.

Okazuje się, że poczwórna helisa powstaje i znika bardzo szybko. Sugeruje to, że jest potrzebna tylko do spełnienia konkretnej funkcji, a gdyby zachowała się dłużej, mogłaby nawet być toksyczna dla komórki. Sądzą, że poczwórna helisa powstaje na pewien czas po to, aby DNA mogło zostać odczytane (tzw. transkrypcja) i aby na podstawie tej informacji komórka mogła tworzyć odpowiednie białka.

Nietypowa struktura wydaje się pojawiać częściej przy genach uczestniczących w powstawaniu raka. „Po raz pierwszy byliśmy w stanie udowodnić, że poczwórna helisa DNA istnieje w naszych komórkach jako stabilna struktura tworzona w normalnych komórkowych procesach. Każe nam to przemyśleć biologię DNA. To nowa era dla podstawowych badań biologicznych, która może otworzyć nowe drogi dla diagnostyki i terapii chorób takich jak nowotwory” - wyjaśnia prof. Sir Shankar Balasubramanian, jeden z autorów pracy opublikowanej w piśmie „Nature Chemistry”

„Możemy teraz śledzić formy G4 w komórkach, w czasie rzeczywistym i sprawdzać, jaka jest ich biologiczna rola. Struktury te wydają się częściej występować w komórkach nowotworowych, a teraz możemy sprawdzać, co w nich robią i być może je blokować, potencjalnie opracowując nowe terapie” - dodaje badacz.

Kluczem do sukcesu brytyjskich biologów był nowego rodzaju marker, który oddziałuje z G4 DNA i pozwala na wykrywanie go pod mikroskopem. Ta fluorescencyjna cząsteczka emituje dużo światła, nawet w małych ilościach i łatwo łączy się z poczwórną helisą.

„Naukowcy potrzebują specjalnych sond, aby obserwować molekuły w żywych komórkach, jednak sondy te mogą czasami oddziaływać z obserwowanym obiektem. Dzięki użyciu mikroskopii jednocząsteczkowej możemy obserwować sondy o 1000 razy mniejszym stężeniu niż wykorzystywane wcześniej. W tym przypadku, nasza sonda dołącza się do G4 DNA tylko na milisekundy bez wpływania na jej stabilność. To umożliwia badanie zachowania formy G4 w jej naturalnym środowisku, bez zewnętrznych wpływów” - wyjaśnia jeden z badaczy, dr Aleks Ponjavic. (PAP)

mat/ ekr/

Więcej informacji na stronach:

https://www.imperial.ac.uk/news/200174/formation-quadruple-helix-dna-tracked-live/

https://www.nature.com/articles/s41557-020-0506-4

grafika:

https://www.nature.com/articles