Исследователи картировали 50 000 загадочных «узлов» ДНК в геноме человека. Инновационное исследование скрытых структур ДНК может открыть новые подходы к лечению и диагностике заболеваний, включая рак.
ДНК хорошо известна своей формой двойной спирали. Но человеческий геном также содержит более 50 000 необычных узловидных структур ДНК, называемых i-мотивами, обнаружили исследователи из Института медицинских исследований Гарвана.
Сегодня в журнале EMBO Journal опубликована первая полная карта этих уникальных структур ДНК, проливающая свет на их потенциальную роль в регуляции генов, участвующих в заболеваниях.
В эпохальном исследовании 2018 года ученые Гарвана были первыми, кто напрямую визуализировал i-мотивы внутри живых клеток человека, используя новый инструмент антител, который они разработали для распознавания и присоединения к i-мотивам. Текущее исследование основывается на этих результатах, используя это антитело для определения местоположений i-мотивов по всему геному.
«В этом исследовании мы картировали более 50 000 участков i-мотивов в геноме человека, которые встречаются во всех трех типах клеток, которые мы исследовали», — говорит старший автор исследования профессор Дэниел Крайст, руководитель лаборатории терапии антителами и директор Центра таргетной терапии в Гарване. «Это чрезвычайно большое число для структуры ДНК, существование которой в клетках когда-то считалось спорным. Наши результаты подтверждают, что i-мотивы — это не просто лабораторные диковинки, а широко распространенные явления, которые, вероятно, играют ключевую роль в функционировании генома».
I-мотивы — это структуры ДНК, которые отличаются от знаковой формы двойной спирали. Они образуются, когда отрезки цитозиновых букв на одной и той же нити ДНК спариваются друг с другом, создавая четырехцепочечную, скрученную структуру, выступающую из двойной спирали.
Исследователи обнаружили, что i-мотивы не разбросаны хаотично, а сконцентрированы в ключевых функциональных областях генома, включая регионы, контролирующие активность генов.
«Мы обнаружили, что i-мотивы связаны с генами, которые проявляют высокую активность в определенные периоды клеточного цикла. Это говорит о том, что они играют динамическую роль в регуляции активности генов», — говорит Кристиан Дэвид Пенья Мартинес, научный сотрудник Лаборатории терапии антителами и первый автор исследования.
«Мы также обнаружили, что i-мотивы формируются в промоторной области онкогенов, например, онкогена MYC, который кодирует одну из самых известных «не поддающихся лечению» мишеней рака. Это открывает захватывающую возможность воздействовать на связанные с болезнью гены через структуру i-мотива», — говорит он.
«Широкое распространение i-мотивов вблизи этих последовательностей «святого Грааля», вовлеченных в трудно поддающиеся лечению виды рака, открывает новые возможности для новых диагностических и терапевтических подходов. Возможно, удастся разработать препараты, нацеленные на i-мотивы, чтобы влиять на экспрессию генов, что могло бы расширить существующие возможности лечения», — резюмировала соавтор исследования Сара Куммерфельд, главный научный сотрудник Garvan.
