Кембриджские Университетские ученые доказали существование четырех переплетенных ‘учетверенной спирали’ структуры ДНК – известный как G-quadruplexes – в геноме человека.Визуализация ДНК структура G-quadruplex (Жан-Поль Родригес / Джулия Биффи)
Открытие отмечает кульминацию расследования более чем 10 лет ученых, чтобы показать эти сложные структуры в естественных условиях – в живущих клетках человека – работающий от гипотетического посредством вычислительного моделирования к синтетическим экспериментам лаборатории и наконец идентификации в человеческих раковых клетках, используя флуоресцентные биомаркеры.Исследование, опубликованное в журнале Nature Chemistry, показывает ясные связи между концентрациями четырех переплетенных quadruplexes и процессом повторения ДНК, которое является основным к клеточному делению и производству.Будучи нацелен quadruplexes с синтетическими молекулами, которые заманивают в ловушку и содержат эти структуры ДНК – препятствование тому, чтобы клетки копировали их ДНК и следовательно заблокировали клеточное деление – ученые полагают, что может быть возможно остановить безудержную пролиферацию клеток в корне рака.“Мы видим связи между заманиванием в ловушку quadruplexes с молекулами и способностью остановить деление клеток, которое чрезвычайно увлекательно”, сказал ведущий автор исследования Профр Шанкар Бэлэсабраманиэн от Отдела Кембриджского университета Научно-исследовательского института Химии и Кембриджа.
“Исследование указывает, что quadruplexes, более вероятно, произойдут в генах клеток, которые быстро делятся, такие как раковые клетки. Для нас это сильно поддерживает новую парадигму, которая будет исследована – использующий эти четыре переплетенных структуры в качестве целей персонифицированного лечения в будущем”.Физические исследования за последние несколько десятилетий показали, что квадруплексная ДНК может сформироваться в пробирке – в ‘пробирке’, но структура считалась любопытством, а не найденной в природе особенностью. Исследователи теперь знают впервые, что они на самом деле формируются в ДНК клеток человека.
Они смогли произвести белки антитела, которые обнаруживают и связывают с областями в геноме человека, богатом квадруплексно структурированной ДНК, доказывая их существование в живущих клетках человека. Используя флюоресценцию, чтобы отметить антитела, они могли тогда определить ‘горячие точки’ для возникновения четырех переплетенных ДНК – и где в геноме и, критически, в какой стадия клеточного деления.
Локализация структур G-quadruplex в хромосомах. Шкалы 2,5 мкм (Джулия Биффи и др.)В то время как квадруплексная ДНК находится справедливо последовательно всюду по геному клеток человека и их циклов подразделения, заметный рост показали, когда флуоресцентное окрашивание стало более интенсивным во время ‘s-фазы’ – пункт в клеточном цикле, где ДНК копирует, прежде чем клетка делится.
Раковые образования обычно ведут гены, названные онкогенами, которые видоизменились, чтобы увеличить повторение ДНК – то, чтобы заставлять пролиферацию клеток расти неконтролируемые, и продвижение к росту опухоли.Увеличенный темп повторения ДНК в онкогенах приводит к интенсивности в квадруплексных структурах.
Это означает, что потенциально разрушительная клеточная деятельность может быть предназначена с синтетическими молекулами или другими формами лечения.