Форма ДНК важнее для работы клетки, чем считалось ранее
Исследование Умеоского университета показывает, что даже самые тонкие изменения в форме ДНК существенно влияют на активность генов и производство энергии. Это открытие бросает вызов взгляду на ДНК как на пассивное хранилище информации и указывает на её активную роль в поведении клетки.
«Мы очень рады этим результатам, поскольку они расширяют наше понимание роли ДНК как динамического регулятора, а не просто статичного чертежа», — говорит ведущий автор исследования, профессор Насим Сабури.
Помимо классической двойной спирали, ДНК может формировать и другие структуры. Одна из них — G-квадруплекс (G4) — образуется в участках генома, критически важных для роста клеток, управления энергией и регуляции генов.
«Мы хотели изучить другой угол: может ли одна структура G4 играть конструктивную, положительную роль в регуляции генной активности?» — отмечает Сабури.
Используя дрожжи и инструмент редактирования генов CRISPR-Cas9, учёные внесли точечные мутации в G4 рядом с генами, важными для энергетического баланса клетки. Цель — увидеть, как изменение формы G4 (а не его полное удаление) повлияет на поведение клетки.
Мутации в структуре G4 вызвали масштабные изменения в метаболизме и экспрессии генов клетки. Наиболее значительно была нарушена одна из центральных энергетических систем.
«Мы показали, что даже небольшая корректировка формы ДНК может распространиться по всей клетке, влияя на её рост и функции», — говорит постдок Паллаби Сенгупта.
Впервые показано, что одна структура G4 в дрожжах может регулировать как активность генов, так и метаболизм. Это ставит под сомнение представление о G4 как в основном проблемных структурах.
«Мы ожидали некоторых изменений в экспрессии генов, но масштаб последующих метаболических сдвигов был удивительным», — объясняет Сабури.
Исследование раскрывает механизм регуляции G4 и может привести к новым способам понимания и потенциального лечения таких состояний, как рак и метаболические расстройства (например, диабет), где нарушены регуляция генов и энергетический баланс.
«Наши открытия открывают захватывающие возможности как для фундаментальной биологии, так и для прикладной науки», — заключает Сабури.
Исследование опубликовано в журнале Nucleic Acids Research.