Forskere har sporet en uhåndgribelig sammenfiltret knude af DNA

Det er DNA, men ikke som vi kender det. I en verdensnyhed, Australske forskere har identificeret en ny DNA-struktur - kaldet i-motivet - inde i celler. En snoet 'knude' af DNA, i-motivet er aldrig før blevet set direkte inde i levende celler.

De nye resultater, fra Garvan Institute of Medical Research, offentliggøres i dag i det førende tidsskrift Naturkemi .

Dybt inde i cellerne i vores krop ligger vores DNA. Oplysningerne i DNA-koden - alle 6 milliarder A, C, G- og T-bogstaver - giver præcise instruktioner for, hvordan vores kroppe er bygget, og hvordan de virker.

Den ikoniske 'dobbelt helix' form af DNA har fanget offentlighedens fantasi siden 1953, da James Watson og Francis Crick berømt afslørede DNA-strukturen. Imidlertid, det er nu kendt, at korte strækninger af DNA kan eksistere i andre former, i hvert fald i laboratoriet - og videnskabsmænd har mistanke om, at disse forskellige former kan spille en vigtig rolle i, hvordan og hvornår DNA-koden 'læses'.

Den nye form ser helt anderledes ud end den dobbeltstrengede DNA-dobbelthelix.

"Når de fleste af os tænker på DNA, vi tænker på den dobbelte helix, " siger lektor Daniel Christ (leder, Antibody Therapeutics Lab, Garvan), som var med til at lede forskningen. "Denne nye forskning minder os om, at der eksisterer helt forskellige DNA-strukturer - og kunne meget vel være vigtige for vores celler."

"I-motivet er en firestrenget 'knude' af DNA, siger lektor Marcel Dinger (leder, Kinghorn Center for Clinical Genomics, Garvan), .der ledede forskningen sammen med A/Prof Christ.

"I knudestrukturen, C-bogstaver på den samme DNA-streng binder til hinanden - så dette er meget forskelligt fra en dobbelt helix, hvor 'bogstaver' på modsatte tråde genkender hinanden, og hvor Cs binder til Gs [guaniner]."

Selvom forskere har set i-motivet før og har studeret det i detaljer, det er kun blevet set in vitro - dvs. under kunstige forhold i laboratoriet, og ikke inde i celler.

Faktisk, videnskabsmænd inden for området har diskuteret, om i-motiv 'knuder' overhovedet ville eksistere inde i levende ting - et spørgsmål, der er løst af de nye resultater.

For at detektere i-motiverne inde i celler, forskerne udviklede et præcist nyt værktøj – et fragment af et antistofmolekyle – som specifikt kunne genkende og binde sig til i-motiver med en meget høj affinitet. Indtil nu, manglen på et antistof, der er specifikt for i-motiver, har i høj grad hæmmet forståelsen af ​​deres rolle.

Afgørende, antistoffragmentet påviste ikke DNA i spiralform, den genkendte heller ikke 'G-quadruplex-strukturer' (et strukturelt lignende firestrenget DNA-arrangement).

Med det nye værktøj, forskere afslørede placeringen af ​​'i-motiver' i en række menneskelige cellelinjer. Ved at bruge fluorescensteknikker til at lokalisere, hvor i-motiverne var placeret, de identificerede adskillige grønne pletter i kernen, som angiver placeringen af ​​i-motiver.

"Det, der begejstrede os mest, er, at vi kunne se de grønne pletter - i-motiverne - dukke op og forsvinde over tid, så vi ved, at de dannes, opløses og dannes igen, " siger Dr. Mahdi Zerati, hvis forskning underbygger undersøgelsens resultater.

Forskerne viste, at i-motiver for det meste dannes på et bestemt punkt i cellens 'livscyklus' - den sene G1-fase, når DNA aktivt 'læses'. De viste også, at i-motiver forekommer i nogle promotorregioner (områder af DNA, der kontrollerer, om gener slås til eller fra) og i telomerer, 'endedele' af kromosomer, der er vigtige i ældningsprocessen.

Dr. Zerati siger, "Vi tror, ​​at i-motivernes komme og gå er et fingerpeg om, hvad de gør. Det virker sandsynligt, at de er der for at hjælpe med at tænde eller slukke for gener, og at påvirke, om et gen aflæses aktivt eller ej."

"Vi tror også, at i-motivernes forbigående natur forklarer, hvorfor de har været så meget svære at spore i celler indtil nu, " tilføjer A/Prof Christ.

A/Prof Marcel Dinger siger, "Det er spændende at afsløre en helt ny form for DNA i celler - og disse fund vil sætte scenen for et helt nyt skub for at forstå, hvad denne nye DNA-form egentlig er for noget, og om det vil påvirke sundhed og sygdom."