Wissenschaftler haben einen schwer fassbaren "Wirrwarr" aus DNA aufgespürt

Seltene Aufnahmen: Forscher stoßen in der Tiefsee auf 142 Grönlandhaie (Juni 2019).

Anonim

Es ist DNA, aber nicht so, wie wir es kennen. In einer Weltneuheit haben australische Forscher eine neue DNA-Struktur - das sogenannte i-Motiv - in Zellen identifiziert. Ein verdrehter "Knoten" aus DNA, das i-Motiv wurde noch nie direkt in lebenden Zellen gesehen.

Die neuen Erkenntnisse des Garvan Institute of Medical Research werden heute in der führenden Fachzeitschrift Nature Chemistry veröffentlicht.

Tief in den Zellen unseres Körpers liegt unsere DNA. Die Informationen im DNA-Code - alle 6 Milliarden A-, C-, G- und T-Buchstaben - liefern präzise Anweisungen dafür, wie unsere Körper aufgebaut sind und wie sie funktionieren.

Die ikonische "Doppelhelix" -Form der DNA hat die öffentliche Vorstellung seit 1953 gefangen genommen, als James Watson und Francis Crick die Struktur der DNA bekannt machten. Es ist jedoch bekannt, dass kurze DNA-Abschnitte in anderen Formen existieren können, zumindest im Labor - und die Wissenschaftler vermuten, dass diese unterschiedlichen Formen eine wichtige Rolle dabei spielen könnten, wie und wann der DNA-Code "gelesen" wird.

Die neue Form sieht völlig anders aus als die doppelsträngige DNA-Doppelhelix.

"Wenn die meisten von uns an DNA denken, denken wir an die Doppelhelix", sagt Associate Professor Daniel Christ (Leiter des Antibody Therapeutics Lab, Garvan), der die Forschung mitgestaltet hat. "Diese neue Forschung erinnert uns daran, dass völlig andere DNA-Strukturen existieren - und könnte für unsere Zellen wichtig sein."

"Das i-Motiv ist ein viersträngiger DNA-Knoten", sagt Associate Professor Marcel Dinger (Leiter, Kinghorn Center für klinische Genomik, Garvan), der die Forschung mit A / Prof Christ geleitet hat.

"In der Knotenstruktur binden C-Buchstaben auf dem gleichen DNA-Strang aneinander - so unterscheidet sich dies sehr von einer Doppelhelix, wo" Buchstaben "an gegenüberliegenden Strängen einander erkennen und wo Cs an Gs (Guanine) bindet. "

Obwohl Forscher das i-Motiv schon einmal gesehen und genau studiert haben, wurde es nur in vitro beobachtet - also unter künstlichen Bedingungen im Labor und nicht innerhalb von Zellen.

In der Tat haben Wissenschaftler auf dem Gebiet darüber debattiert, ob "Motivknoten" überhaupt in Lebewesen existieren würden - eine Frage, die durch die neuen Erkenntnisse gelöst wird.

Um die i-Motive in Zellen zu entdecken, entwickelten die Forscher ein präzises neues Werkzeug - ein Fragment eines Antikörpermoleküls - das spezifisch i-Motive mit sehr hoher Affinität erkennen und anheften konnte. Bis jetzt hat das Fehlen eines für i-Motive spezifischen Antikörpers das Verständnis ihrer Rolle stark behindert.

Entscheidend war, dass das Antikörperfragment weder DNA in helikaler Form noch "G-Quadruplex-Strukturen" (eine strukturell ähnliche viersträngige DNA-Anordnung) erkannte.

Mit dem neuen Tool entdeckten die Forscher die Position von "i-Motiven" in einer Reihe von menschlichen Zelllinien. Mithilfe von Fluoreszenztechniken konnten sie feststellen, wo sich die i-Motive befanden. Dabei identifizierten sie zahlreiche grüne Punkte im Kern, die die Position von i-Motiven anzeigen.

"Was uns am meisten begeistert hat, ist, dass wir die grünen Flecken - die i-Motive - mit der Zeit sehen und verschwinden sehen können. Wir wissen, dass sie sich bilden, auflösen und wieder bilden", sagt Dr. Mahdi Zeraati, dessen Forschung die Studie untermauert Ergebnisse.

Die Forscher zeigten, dass i-Motive sich meist an einem bestimmten Punkt im "Lebenszyklus" der Zelle bilden - in der späten G1-Phase, wenn die DNA aktiv "gelesen" wird. Sie zeigten auch, dass i-Motive in einigen Promotorregionen (DNA-Bereiche, die kontrollieren, ob Gene ein- oder ausgeschaltet sind) und in Telomeren, "Endabschnitten" von Chromosomen, die für den Alterungsprozess wichtig sind, auftreten.

Dr. Zeraati sagt: "Wir glauben, dass das Kommen und Gehen der I-Motive ein Hinweis darauf ist, was sie tun. Es scheint wahrscheinlich, dass sie dazu da sind, Gene ein- oder auszuschalten und zu beeinflussen, ob ein Gen aktiv gelesen wird oder nicht."

"Wir glauben auch, dass die vorübergehende Natur der i-Motive erklärt, warum sie bisher so schwer in Zellen zu finden waren", fügt A / Prof Christ hinzu.

A / Prof Marcel Dinger sagt: "Es ist aufregend, eine völlig neue Form von DNA in Zellen aufzudecken - und diese Erkenntnisse werden die Grundlage für einen ganz neuen Schub bilden, um zu verstehen, wofür diese neue DNA-Form wirklich geeignet ist Gesundheit und Krankheit. "

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