Mystisk ny DNA -struktur fundet i levende menneskelige celler

For omkring 65 år siden, James D. Watson og Francis H.C. Crick gjorde en åbenbarende opdagelse. "Vi har fundet livets hemmelighed!" Crick slog ud i en pub, Watson ville senere hævde, efter at parret havde kortlagt den berømte DNA -struktur med dobbelt helix.

Nu har forskere fundet ud af, at "livets hemmelighed" - DNA - er vært for en anden form for struktur. Ud over den dobbeltstrengede spiral, et firestrenget virvar, kendt som et i-motiv, har vist sig at eksistere i hele vores arvemateriale. Dets påvisning inden for menneskelige celler tyder på, at det forekommer naturligt og kan have en biologisk rolle, der kan målrettes mod behandling af sygdomme som kræft.

"Folk havde allerede vist, at man kan danne disse i-motiv-strukturer i reagensglasset ved hjælp af laboratorieteknikker, "siger Daniel Christ, leder af antistofterapi ved Garvan Institute of Medical Research i Australien og medforfatter af en undersøgelse om DNA-strukturer offentliggjort 23. april i Nature Chemistry. "Men det, der havde været enestående, er validering af, at disse strukturer faktisk eksisterer i levende menneskelige celler. Det er det, vi nu har vist, og det betyder, at der findes helt forskellige DNA -strukturer i vores celler."

Flourescent Sporing

I den nye undersøgelse, Kristus og hans kolleger ved Garvan Institute, Mahdi Zeraati og Marcel Dinger, udviklet et antistoffragment, der specifikt opsøger og binder til i-motiver. Antistoffet var udstyret med en biologisk markør, der lyser under fluorescerende lys. Denne måde, teamet var i stand til at kortlægge, hvor i-motiver var placeret ved at identificere fluorescerende markører i cellernes kerner.

Metoden, Kristus siger, virkelig "bevæger stangen" i at fremme vores forståelse af i-motiver, da at vide, hvor de forekommer, kan give spor til, hvad de muligvis gør. Menneskeligt DNA repræsenterer et vidunder i genial emballage. Hvis DNA'et fra en celle blev strakt ud, det ville strække sig omkring seks og en halv fod (ca. 2 meter). Nødvendigheden af ​​at proppe 3 milliarder basepar i et rum på kun 6 mikron (0,0002 tommer) på tværs betyder, at det genetiske materiale er arrangeret og foldet i indviklede mønstre.

Inden for denne indviklede emballage, dobbelt-helix-strukturen dominerer, men, Kristus siger, at hans team fandt ud af, at i-motivstrukturer er "temmelig almindelige." Selvom de endnu ikke kan estimere det faktiske antal i-motiver i DNA, de tæller sandsynligvis i 10, 000'er inden for hvert genom, Siger Dinger i en e -mail. De er også "dynamiske, "hvilket betyder, at de kan folde og folde sig ud, afhængigt af forholdene.

Strukturerne består primært af cytosiner, en af ​​de fire hovedbaser, der findes i DNA (og RNA), sammen med adenin, guanin og thymin. Normalt bindes cytosiner med guaniner i DNA's dobbelte helixstruktur, men i i-motiver, cytosiner binder til hinanden for at danne et off-shoot fra den dobbelte helix.

De sære strukturer synes også at favorisere sure forhold. Det er den slags forhold, hvori i-motiver tidligere var blevet påvist under laboratorieforsøg i 1990'erne, og den nyeste forskning fandt ud af, at strukturenes forekomst stiger i den menneskelige celle, når miljøet gøres surere.

Så hvorfor eksisterer strukturerne? Forskere er endnu ikke sikre, men nogle faktorer tyder på, at de kan spille en rolle i reguleringen af ​​genproduktion. En grund er, at i-motiver primært forekommer "opstrøms" fra, hvor gener dannes i DNA-strukturen, ifølge Randy Wadkins, en professor i kemi og biokemi ved University of Mississippi, der ikke var involveret i undersøgelsen.

"Vi har omkring 30 000 gener i det menneskelige genom, men de er ikke lavet hele tiden - det er ikke en kontinuerlig proces, "Wadkins forklarer." Det kan være mekanismer, der fungerer som en urskive i begyndelsen af ​​gendannelsen, der bestemmer, om du laver en lille smule eller meget af det gen. I-motiverne er generelt placeret på steder, hvor urskiver som dette ville være. "

Mulig kræftforbindelse

Wadkins 'laboratorium har undersøgt i-motivers mulige rolle i kræft. Problemet med kræftceller er, at de formerer sig hurtigt, og deres vækst er ukontrolleret. Hvis i-motivstrukturen spiller en rolle i reguleringen af ​​gener, der signalerer en tumors vækst, så kan det tilbyde et mål for fremtidige behandlinger for at standse spredningen af ​​kræft.

"Hvis du kunne finde et lille molekyle, der interagerer med i-motiv alene, så kan du muligvis regulere dannelsen af, sige, tumorceller, "Wadkins siger, tilføjer, at for nu er dette bare spekulation.

Det umiddelbare næste trin vil være at bekræfte det australske teams fund og derefter grave i detaljerne og funktionerne i disse nye DNA -strukturer. Som Dinger siger, forskere er lige i begyndelsen af ​​at forstå alle former og funktioner for menneskeligt DNA.

"Vi kan kun fortolke omkring 2 procent af det menneskelige genom, "siger Dinger." Det meste af dets funktion forbliver et mysterium-opdagelsen af ​​i-motivet tilføjer en ny linse, hvorigennem vi kan se på genomet og forstå, hvordan det fungerer. "

James Watson, Frances Crick og Maurice Wilkins modtog en Nobelpris i 1962 for deres arbejde med at opdage DNA-modellen med dobbelt helix. Senere beretninger beskriver, hvordan Wilkins havde vist Watson et kritisk krystallografisk portræt af DNA fanget af en anden DNA -forsker (en kvinde), Rosalind Franklin, lige før Watson og Crick afsluttede deres teori om DNA's struktur. I 1956, Rosalind Franklin blev syg af kræft og døde mindre end to år senere. En debat om, hvorvidt Franklin modtog behørig kredit for sit bidrag til opdagelsen, fortsætter.