Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες αναγνωρίζουν την ύπαρξη μιας νέας δομής DNA που δεν είχε ποτέ παρατηρηθεί ξανά στο παρελθόν σε ζωντανά κύτταρα.
Η ανακάλυψη αυτού που περιγράφεται ως «στριμμένος κόμπος» στο DNA ζωντανών κυττάρων επιβεβαιώνει ότι ο περίπλοκος γενετικός μας κώδικας είναι κατασκευασμένος με μια πιο σύνθετη συμμετρία απ’ ότι απλά ο σχηματισμός της διπλής ελικοειδούς δομής που όλοι συσχετίζουν με το DNA – και τις μορφές που αυτές οι μοριακές παραλλαγές παίρνει επιδρούν στον πώς ο οργανισμός μας λειτουργεί.
«Όταν οι περισσότεροι από εμάς σκεφτόμαστε το DNA, έρχεται στο νου μας ο διπλός έλικας», λέει ο ερευνητής θεραπειών αντισωμάτων Daniel Christ από το Τμήμα ιατρικών Ερευνών στο Ινστιτούτο Garvan της Αυστραλίας.
«Αυτή η νέα έρευνα μας υπενθυμίζει ότι υπάρχουν τελείως διαφορετικές δομές DNA – και θα μπορούσαν να είναι το ίδιο σημαντικές για τα κύτταρά μας».
Αυτό το νέο στοιχείο DNA, που η ομάδα εντόπισε, ονομάζεται παρεμβαλλόμενη δομή μοτίβου (i- motif), η οποία πρωτοανακαλύφθηκε από τους ερευνητές τη δεκαετία του ’90, αλλά μέχρι τώρα είχε εντοπιστεί μόνο in vitro και όχι σε ζωντανά κύτταρα.
Τώρα, χάρη στην ομάδα του Christ, γνωρίζουμε ότι το i- motif συμβαίνει φυσικά στα ανθρώπινα κύτταρα, κάτι που υποδεικνύει τη σημασία αυτής της δομής στην κυτταρική βιολογία – η οποία προηγουμένως είχε τεθεί υπό αμφισβήτηση, αφού είχε παρατηρηθεί μόνο στο εργαστήριο και τώρα απαιτείται περαιτέρω προσοχή από τους ερευνητές.
Αν γνωρίζετε μόνο την οικεία διπλή έλικα του DNA που έγινε διάσημη από τους Watson και Crick, ο σχηματισμός της παρεμβαλλόμενης δομής μοτίβου μάλλον θα σας εκπλήξει. «Το i- motif είναι ένας τετραπλός ¨κόμπος¨ DNA» εξηγεί ο γονιδιώτης Marcel Dinger, βοηθός στην παρούσα έρευνα.
«Στη δομή των κόμπων, τα γράμματα C (κυτοσίνη) στον ίδιο κλώνο του DNA προσδένονται το ένα με το άλλο – οπότε είναι πολύ διαφορετική από την διπλή ελικοειδής μορφή, όπου τα ¨γράμματα¨ όπου τα γράμματα στους αντίθετους κλώνους αναγνωρίζουν ο ένας τον άλλο και όπου τα C προσδένονται στα G (γουανίνες)».
Το i- motif αποτελεί μόνο μία από τις πολλές δομές του DNA που δεν παίρνουν τη μορφή του διπλούν έλικα – συμπεριλαμβανομένων του A-DNA, Z-DNA, του τριπλού DNA και του σταυροειδούς DNA, τα οποία υπάρχουν επίσης στα κύτταρά μας.
Άλλο ένα είδος δομής DNA, που ονομάζεται G – τετραπλό DNA (G4) έγινε αντιληπτό στα ανθρώπινα κύτταρα από τους ερευνητές το 2013, οι οποίοι χρησιμοποίησαν ένα κατασκευασμένο αντίσωμα για να ανακαλύψουν το G4 στο εσωτερικό των κυττάρων.
Στη νέα έρευνα, ο Zeraati και οι συνάδελφοί του ερευνητές εκμεταλλεύτηκαν το ίδιο είδος τεχνικής, αναπτύσσοντας ένα τμήμα αντισώματος (που ονομάζεται iMab), το οποίο μπόρεσε να αναγνωρίσει και να προσδεθεί συγκεκριμένα στο i – motif. Για να εντοπιστεί ακριβώς η διαδικασία, χρησιμοποιήθηκε μια ανοσοφθορίζουσα λάμψη.
«Αυτό που μας εξέπληξε περισσότερο ήταν ότι μπορούσαμε να δούμε τα πράσινα σημάδια – το i – motif – να εμφανίζεται και να εξαφανίζεται με την πάροδο του χρόνου, οπότε γνωρίζουμε ότι δημιουργείται, διασπάται και δημιουργείται ξανά», τονίζει ο Zeraati.
Αν και υπάρχουν πολλά ακόμα που χρειάζεται να μάθουμε για τη λειτουργία και τη δομή του i- motif, τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι τα μεταβαλλόμενα i- motif διαμορφώνονται γενικά αργά στον κύκλο ζωής ενός κυττάρου – συγκεκριμένα στην ύστερη φάση G1.
Η ιδιότητα του να εμφανίζονται και να εξαφανίζονται προδίδει τον λόγο που υπάρχει. Φαίνεται πιθανό να βοηθά στην ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση των γονιδίων. Τώρα που γνωρίζουμε ότι αυτή η νέα μορφή DNA υπάρχει στα κύτταρα, θα δώσει στους ερευνητές τα εργαλεία να καταλάβουν τι ακριβώς κάνουν αυτές οι δομές στον οργανισμό μας.
Πηγή:
https://www.nature.com/articles/s41557-018-0046-3
https://www.nature.com/articles/nchem.1548
