Исследователи показали образование и разворачивание четырехцепочечной ДНК

Исследователи из Университета Умео (Швеция) обнаружили, что специфические последовательности ДНК, богатые строительным блоком гуанином, у дрожжей Schizosaccharomyces pombe могут формировать четырехцепочечную ДНК. В исследовании, опубликованном в журнале Nucleic Acids Research, также показано, что моторный белок Pfh1 может разворачивать эти структуры ДНК, способствуя поддержанию целостности генома.

Известно, что молекулы ДНК имеют спиральную форму с двумя цепочками. Однако ДНК может существовать и в других конфигурациях. Одна из таких форм — богатая гуанином четырехцепочечная ДНК, так называемая G4-структура. Гуанин — один из четырех строительных блоков ДНК. Ряд более ранних исследований на разных организмах указывал, что G4-структуры формируются в геноме и выполняют важные биологические функции, например, контролируют экспрессию генов.

"Используя различные биохимические и биофизические методы, мы показали, что специфические последовательности ДНК из рибосомных и теломерных регионов Schizosaccharomyces pombe имеют сильную тенденцию к образованию G4-структур", — говорит Насим Сабури, доцент кафедры медицинской биохимии и биофизики.

G4-структуры могут представлять угрозу, если постоянно присутствуют в геноме. Хеликазы — это специализированные моторные белки, способные разворачивать различные виды ДНК. До сих пор существовало очень мало исследований о G4-структурах у Schizosaccharomyces pombe (делящихся дрожжей). Также не было известно, какой именно белок отвечает за разворачивание G4-структур.

"Наш клеточно-биологический анализ показывает, что хеликаза Pfh1 связывается со специфическими гуанин-богатыми последовательностями ДНК в дрожжевой клетке. Мы также демонстрируем в биохимических экспериментах, что Pfh1 способен разворачивать G4-структуры. Эффективное разворачивание этих структур необходимо для обеспечения целостности генома во время репликации ДНК", — объясняет Насим Сабури.

Исследования G4-структур находятся на ранней стадии. Однако ученые полагают, что эти структуры могут ингибировать определенные клеточные процессы, включая репликацию ДНК, и связывают их с развитием рака и нейродегенеративных заболеваний у человека. Ясно, что образование и устранение G4-структур должно быть хорошо сбалансировано для удовлетворения потребностей клетки и обеспечения ее целостности.

"Интересная область исследований — разработка молекул со специфической способностью связываться со стабилизированными G4-структурами. Это потенциально можно использовать для отключения экспрессии определенных генов, участвующих в образовании опухолей. Мы надеемся, что наши успехи в понимании G4-структур в конечном итоге облегчат разработку новых методов лекарственного лечения рака. Это то, на чем мы хотели бы сосредоточиться больше", — говорит Насим Сабури.