ДНК обычно расположена в виде двойной спирали, где две нити переплетаются, как спиральная лестница, но предыдущие исследования показали существование необычных структур ДНК, называемых квадруплексами, где четыре нити расположены в виде маленьких узлов.Теперь исследователи Имперского колледжа Лондона под руководством доктора Марины Куимовой и профессора Рамона Вилара разгадывают тайны этих четырехцепочечных структур ДНК. Они создали флуоресцентную молекулу, которая может выявить наличие этих структур в живых клетках.Команда использовала светящуюся молекулу для нацеливания квадруплексной ДНК внутри клеток рака костей человека, выращенных в лаборатории.
Вместе с коллегами из Королевского колледжа Лондона они изучили взаимодействие между ними в режиме реального времени с помощью мощных микроскопов.Квадруплексы могут образовываться, когда цепь ДНК, богатая гуанином — один из четырех строительных блоков ДНК — складывается сама по себе. В геноме человека было обнаружено несколько отдельных квадруплексных структур, но их точная роль остается неясной.
Недавние исследования показали, что они особенно распространены в регионах, близких к онкогенам — генам, которые могут вызывать рак.«Появляется все больше свидетельств того, что квадруплексы участвуют в включении и выключении генов из-за того, где они обычно расположены в геноме», — говорит профессор Вилар из химического факультета Imperial.
«Если это будет доказано, квадруплексы станут чрезвычайно важной мишенью для лечения таких заболеваний, как рак. Но чтобы понять, какую роль они играют, нам нужно иметь возможность изучать их на живых клетках.
Наша новая флуоресцентная молекула позволяет нам это делать. это путем прямого мониторинга поведения квадруплексов внутри живых клеток в режиме реального времени ».Команда разработала флуоресцентную молекулу, которая светится более интенсивно, когда она прикреплена к ДНК.
Используя мощные микроскопы, они обнаружили, что могут различать молекулы, связывающиеся с более распространенной двойной спиральной ДНК и квадруплексной ДНК, потому что она светится намного дольше, когда связана с квадруплексами.Исследователи также смогли визуализировать флуоресцентную молекулу, вытесненную из квадруплексной ДНК другой молекулой, которая, как известно, является очень хорошим связующим квадруплексом. Это говорит о том, что молекула Imperial может быть использована для поиска новых соединений, способных связываться с квадруплексами.Соавтор исследования Арун Шивалингам, который работал над исследованием во время своей докторской диссертации в Imperial, говорит: «До сих пор для изображения квадруплексов в клетках исследователям приходилось удерживать клетки на месте с помощью химической фиксации.
Однако это убивает их и ставит под сомнение. действительно ли молекула взаимодействует с квадруплексами в динамической среде ».Профессор Вилар добавляет: «Мы показали, что наша молекула потенциально может быть использована для проверки в живых клетках и в реальном времени, поражают ли потенциальные квадруплексные связующие ДНК свою цель.
Это может изменить правила игры, чтобы ускорить исследования этих структур ДНК».