Ученые из австралийского Института медицинских исследований Гарвана сообщили об открытии в клетках человеческого организма необычных структур ДНК – i-мотивов (intercalated-motif, или i-motif). Как сообщается в работе, опубликованной в журнале Nature Chemistry, ранее подобные структуры удавалось получить только в лабораторных условиях, а в живых клетках они были обнаружены впервые.
Наиболее распространенная форма ДНК представляет собой двойную цепь, состоящую из закрученных по винтовой линии и ориентированных друг к другу четырьмя азотистыми основаниями: аденином, гуанином, тимином и цитозином. При этом в двойной спирали азотистые основания одной цепи соединяются с основаниями противоположной цепи исключительно в строгом соответствии. Например, аденин соединяется только с тимином соседней цепи, а гуанин — только с цитозином.
Однако структура i-мотива представляет собой четырехцепочечный узел, где тот же цитозин «сплетается» с цитозином на той же цепи.
Впервые о подобной структуре ДНК стало известно в 90-х годах, когда ученым удалось получить i-мотивы искусственным путем в лабораторных условиях. Ученые вообще сомневались в том, что i-мотивы смогут существовать в клетках живых существ, потому как наиболее пригодной средой для них оказалась кислая среда, нехарактерная для организма того же человека.
Чтобы их обнаружить, австралийские исследователи создали специальную молекулу антитела, которая может распознавать и прикрепляться к таким узлам. Подсветив ее флуоресцентными методами, ученые смогли увидеть, где и когда в ДНК появляются узловые структуры.
«Сильнее всего мы удивились, когда увидели, что зеленые участки — i-мотивы — появляются и исчезают время от времени. Так мы узнали, что они формируются, разрушаются и возникают вновь», — комментирует один из авторов работы Махди Зераати.
Ученые выяснили, что узлы формируются на завершающем этапе фазы G1 (первой из четырех фаз жизненного цикла клетки). В это время клетка увеличивается в размерах и синтезирует РНК и белки, необходимые для синтеза ДНК. Чаще всего i-мотивы появляются в промоторных участках, которые отвечают за интенсивность экспрессии генов в клетке.
Точная функция i-мотивов ученым пока непонятна. Но согласно одному из предположений, эти узлы могут участвовать в регулировании активности генов, помогая «включать» или «отключать» отдельные гены и влиять на то, активно читается ген или нет.