Открыта новая форма ДНК в наших клетках

Впервые в мире австралийские исследователи определили новую структуру ДНК внутри клеток, называемую I-мотивом. Данный i-motif никогда не был замечен непосредственно  внутри живых клеток.

Знаменитая «двойная спираль» формы ДНК захватила общественное воображение с 1953 года, когда Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик раскрыли структуру ДНК. Однако теперь известно, что короткие фрагменты ДНК могут существовать в других формах, по крайней мере в лаборатории, и ученые подозревают, что эти формы могут играть важную роль в экспрессии ДНК.

Новая форма полностью отличается от двухцепочечной двойной спирали ДНК.

I-motif представляет собой четырехцепочечный “узел” ДНК. В структуре узла буквы C на одной и той же цепочке ДНК связываются друг с другом, что сильно отличается от двойной спирали, где «буквы» на противоположных цепях распознают друг друга и где Cs связывают Gs [guanines].

Хотя исследователи раньше видели i-мотив и подробно изучили его, он был засвидетельствован только in vitro, то есть в искусственных условиях в лаборатории, а не внутри клеток.

Чтобы обнаружить i-мотивы внутри клеток, исследователи разработали точный новый маркер - фрагмент молекулы антитела, который мог бы специфически распознавать и прикрепляться к i-мотивам с очень высокой аффинностью. До сих пор отсутствие антител, специфичных для i-мотивов, серьезно затрудняло понимание их роли.

Существенно, что фрагмент антитела не обнаруживал ДНК в спиральной форме и не распознавал «G-квадруплексные структуры» (структурно подобную четырехцепочечную структуру ДНК).

Используя метод флуоресценции, чтобы определить, где расположены i-мотивы, они идентифицировали многочисленные очаги зеленого цвета в ядре, которые указывают положение i-мотивов.

Исследователи показали, что i-мотивы в основном формируются в определенной точке жизненного цикла клетки - поздней фазе G1, когда ДНК активно экспрессируется. Они также показали, что i-мотивы появляются в некоторых областях промотора (области ДНК, которые контролируют включение или выключение генов) и в теломерах, «концевых срезах» хромосом, которые важны в процессе старения.

Mahdi Zeraati, David B. Langley, Peter Schofield, Aaron L. Moye, Romain Rouet, William E. Hughes, Tracy M. Bryan, Marcel E. Dinger, Daniel Christ. I-motif DNA structures are formed in the nuclei of human cells. Nature Chemistry, 2018; DOI: 10.1038/s41557-018-0046-3