ДНК вчетверо збільшує кількість нових зірок генетики CNRS Журнал
Ти тут
Більшість з нас ніколи про це не чули. І все-таки ... ДНК-квадруплекси можуть вимагати переписування певних уривків підручників біології. А ще краще, вони можуть виявитись капіталом у боротьбі з декількома серйозними захворюваннями, маючи на увазі рак. Безперечно одне: з моменту демонстрації існування цих елементів у клітинах людини в 2013 році1 дослідження в цій галузі вибухнули !
«Завдяки дослідженню квадруплексів ми буквально переосмислюємо генетичний код. Вони схожі на генетичні перемикачі, які пропонують новий рівень генної регуляції ", - захоплюється дослідник Девід Моншо з Інституту молекулярної хімії Бургундського університету2.
Незвичайні структури ДНК
По суті, квадруплекси - це незвичайні структури ДНК. Ця молекула, як правило, складається з двох ланцюжків, скручених одна на іншу, кожна з яких утворена ланцюгом «нуклеїнових основ» (гуанін, G; аденін, A; цитозин, C; і тимін, T) і утримуються разом. завдяки слабким зв'язкам між основами.
Це знаменита структура подвійної спіралі (або "дуплекс"), виявлена в 1953 році біологами Джеймсом Ватсоном та Френсісом Криком завдяки роботі Розалінд Франклін. Навпаки, ДНК-квадруплекси - це структури ДНК, що складаються з не 2, а 4 ланцюгів, що обертаються одна над одною. "Вони утворюються шляхом згортання ДНК, коли вона багата на G: самозбираючись між собою, основи G ведуть до 4-ланцюгової структури, багатої на G. Звідси інша назва для квадруплекс: G4", уточнює дослідник.
Ще одна важлива характеристика G4: на відміну від подвійної спіралі ДНК - яка є постійною структурою - вони дуже динамічні, навіть невидимі структури. "Це одна з причин, чому їх існування в клітинах людини було продемонстровано нещодавно", - підкреслює Девід Моншо.
Присутність у всьому живому
Останні дані свідчать про те, що G4 можуть утворюватися не менше ніж ... 716 000 місць у нашому геномі! Тим не менш, вони, схоже, частіше зустрічаються в теломерах, тих областях, розташованих на кінцях хромосом, і які забезпечують їх стабільність. А також на рівні промоторів генів (області, близькі до генів і необхідні для їх експресії), зокрема онкогенні промотори, надмірна експресія яких сприяє розвитку ракових захворювань.
Крім того, інші генетичні молекули також можуть утворювати G4, коли вони багаті на G: РНК, молекули, хімічно подібні до ДНК, але складені з однієї ланцюга, необхідної для виробництва білків. Нарешті, існування G4 зараз підозрюється у всіх типах живих клітин: у людей, а також у рослин, або вірусах та бактеріях.
Задіяно багато біологічних механізмів
Якщо G4 представляють такий інтерес для дослідників, це через їх можливу участь у кількох ключових біологічних процесах, які є важливими для нормальної роботи клітини. Серед них: стабільність хромосом; "Реплікація" ДНК, механізм, який відбувається до поділу клітин, що дозволяє отримати дві однакові молекули з однієї молекули ДНК; "транскрипція", де ланцюг ДНК копіюється в молекулу РНК; "трансляція", процес, коли РНК використовується для забезпечення синтезу білка; тощо.
"Спочатку дослідники вважали, що G4 обов'язково є руйнівними елементами для клітини", - підкреслює біолог Марі-Ноель Пріоло з Інституту Жака Моно3. Наприклад, кілька досліджень припустили, що вони утворюють на ДНК різновиди вузлів, які перешкоджають функціонуванню білка, необхідного для процесу реплікації: ДНК-полімераза.
Однак "нещодавно ми знали, що вони також можуть бути позитивними елементами", продовжує дослідник. Таким чином, у дослідженні, опублікованому в 2014 році, вона та її команда показали, що, хоча групи G4 можуть запобігти реплікації, поки вона триває, вони, з іншого боку, мають вирішальне значення для ініціації цього самого процесу.
Доріжка для лікування серйозних захворювань
Через їх можливу роль у ключових біологічних процесах, згаданих вище, G4 можуть брати участь у розвитку ряду серйозних захворювань: раку, деяких рідкісних захворювань (синдром крихкого Х та ін.), Нейродегенеративних (хвороба Шарко, лобно-скроневі деменції тощо). .), або інфекційні (герпес, СНІД тощо). Звідси ідея спробувати розробити методи лікування, спрямовані на боротьбу з цими різними патологіями. Особливо спонукальна перспектива для Девіда Моншо, "особливо у випадку рідкісних та нейродегенеративних захворювань, для яких на сьогодні не існує або мало терапевтичних стратегій".