Непостоянные мотивы
В 1953 году генетики Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик открыли двойную спираль ДНК. В ней азотистые основания (аденин, гуанин, тимин, цитозин) первой цепи в строгом соответствии соединяются с основаниями второй цепи: например, аденин соединяется только с тимином.
Учёные из Института медицинских исследований Гарвана (Австралия) обнаружили в клетках человека принципиально новые формы организации ДНК. В ней азотистые основания, например цитозин, сплетаются с цитозином не на противоположной, а на одной и той же цепи, образуя соединение, напоминающее узел. Впервые биологам удалось получить столь необычные формы ДНК в конце XX века в лабораторных условиях. Наиболее благоприятной для этих «конструкций» ДНК оказалась кислая среда, нетипичная для организма человека, поэтому учёные не надеялись обнаружить подобные структуры в живых клетках.
«Большинство из нас, думая о ДНК, представляют двойную спираль. Результаты нового исследования доказывают, что могут существовать другие структуры ДНК, которые также важны для наших клеток», — сообщил автор исследования — молекулярный биолог Дэниел Крайст.
Чтобы найти необычные узлы внутри клетки, учёные создали крошечный зонд — фрагмент антитела, который умеет распознавать узлы ДНК. Благодаря этому зонду в ядрах нескольких типов человеческих клеток были найдены узлы ДНК. С помощью специальных флуоресцентных маркеров генетики смогли «подсветить» области, где располагались новые формы ДНК, которые они назвали i-мотивами. Светящиеся отметки то исчезали, то появлялись снова. В результате исследователи пришли к выводу, что, образовавшись, новая форма ДНК распадается, а затем формируется вновь на различных стадиях жизни клетки.
«Мы думаем, что формирование и распад i-мотивов ДНК позволяют им «включать» или «отключать» работу определённых генов, а также влиять на скорость считывания информации с этих генов», — отметил Дэниел Крайст.
Учёные считают, что именно из-за своего «непостоянства» новая форма ДНК долгое время ускользала от их глаз.
Новая деталь в старом вопросе
По мнению российских исследователей, новое открытие не поменяет глобально научную картину мира, но внесёт важную деталь в понимание того, какой может быть ДНК.
«Открытие явно упало не с неба. Узлы из нуклеиновых кислот изучают достаточно давно. В советское время на эту тему даже вышла книжка Максима Франка-Каменецкого, обнаружившего трёхспиральную форму ДНК (также известную как H-форма. — RT). Нуклеиновые кислоты могут принимать самые сложные конфигурации и выполнять при этом различные функции. С 1970-х годов это было известно в отношении РНК. Тогда были сделаны открытия, которые легли в основу концепции РНК, согласно которой жизнь началась не с ДНК, то есть белков, а с РНК, которая существовала ещё до клетки: жизнь уже была, а клетки ещё не было. Благодаря своей способности принимать различные формы РНК могла и может выполнять и строительные функции, и переносить информацию. ДНК по своей структуре имеет некоторые отличия от РНК. Активность ферментов ДНК зависит от их структуры, от того, как они скручены. Довольно важно находить новые формы ДНК, позволяющие понять, какую ещё роль они могут играть для нашего организма», — сообщила в беседе с RT доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории анализа генома Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН Светлана Боринская.
В следующих исследованиях биологи планируют выяснить, какими функциями обладают i-мотивы, а также как они влияют на здоровье человека.