Загадочные узлы ДНК

ДНК внутри живой клетки может «завязываться в узлы»

Анна Керман, ХХ2 век

Возможно, учебники по биологии придётся переписать. Группа учёных впервые обнаружила внутри живой клетки человеческого организма участок ДНК, напоминающий четырёхжильный узел, а не известную нам всем со школы двойную спираль.

Ранее такие «узелки», получившие название i-мотивы, наблюдались только в лабораторных условиях. Однако некоторые исследователи подозревали, что они встречаются и в живых клетках. Новая работа продемонстрировала, что в клетках человеческого тела i-мотивы не просто встречаются – они распространены довольно широко.

«Имеющиеся у нас изображения указывают на то, что это нормально, – рассказывает Марсель Динджер (Marcel Dinger), молекулярный биолог из Института медицинских исследований Гарвана (Garvan Institute of Medical Research) в Сиднее, Австралия. Динджер курировал новое исследование. – Вполне вероятно, что геномы всех клеток нашего тела образуют i-мотивы в определённые моменты времени».

Результаты работы опубликованы в издании Nature Chemistry (Zeraati et al., I-motif DNA structures are formed in the nuclei of human cells).

Роль i-мотивов пока не ясна. Возможно, они помогают организму управлять «включением» и «выключением» определённых генов, запуская или останавливая синтез соответствующих белков.

Четырёхжильные i-мотивы формируются только на небольших участках генома, они образуют что-то вроде «узелков» на поверхности хорошо знакомой нам по школьным учебникам гладкой спиралевидной структуры. Более того, не каждый фрагмент ДНК может «завязаться» в такой «узел» – для этого требуется наличие особой последовательности нуклеотидов.

I-мотивы были открыты в начале 1990-х, но первые эксперименты в этой области показали, что ДНК способна «завязываться узлом» только в кислой среде. Внутри живой клетки кислотности такого уровня быть не может, поэтому обнаружение i-мотивов вызвало весьма умеренный интерес со стороны медиков и биологов. Находку отнесли к интересным уникальным феноменам и позабыли.

Однако более поздние исследования внесли поправки в теорию. Оказалось, например, что i-мотивы могут образовываться и без присутствия кислоты, в ситуациях, когда ДНК становится слишком «тесно». Так как клеточное ядро – плотно заполненный органоид, учёные предположили, что i-мотивы способны формироваться и в естественной среде.

Взяв специфические антитела и модифицировав их таким образом, чтобы они начали флуоресцировать, авторы нового исследования начали поиск i-мотивов (теперь подсвеченных) в ядре живой клетки. Оказалось, что «узелки» в нём действительно присутствуют, правда, непостоянно. I-мотивы оказались способны «завязываться» и «развязываться» в зависимости от кислотности окружающей среды.

Кроме того, оказалось, что «узелки» обычно образуются не в самих генах, а на участках ДНК, называемых промоторами. Именно эти участки ответственны за активацию генов.

Возможно, что i-мотивы способны играть роль переключателей. Например, определённые условия меняют кислотность внутри клетки, стимулируя тем самым образование «узелка», он же, в свою очередь, запускает или выключает соответствующий ген. Впрочем, пока неизвестно, как работает этот переключатель (когда он переводится в состояние «вкл», а когда – «выкл»). Более того, неизвестно, работает ли он вообще – вполне вероятно, что i-мотивы на самом деле не играют никакой роли в управлении экспрессией генов. Чтобы выяснить это, потребуются дополнительные исследования.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru