Oamenii de ştiinţă au confirmat o nouă structură a ADN-ului în celulele umane

Nu este pur şi simplu o spirală dublă!

Pentru prima dată, oamenii de ştiinţă au identificat existenţa unei noi structuri de ADN, care nu a fost văzută până acum în celule vii.

Descoperirea a ceea ce este descris ca un „nod răsucit” al ADN-ului în celulele vii, confirmă faptul că codul nostru genetic complex este construit într-o simetrie mult mai complexă decât cunoscuta structură de spirală dublă, asociată de toţi cu ADN-ul – iar formele acestor variante moleculare influențează modul în care funcționează biologia noastră.

„Când majoritatea din noi ne gândim la ADN, noi ne închipuim spirala dublă”, spune cercetătorul în terapia cu anticorpi Daniel Christ (en), de la Institutul Garvan de Cercetări Medicale din Australia.

„Această cercetare nouă ne reamintește că există structuri de ADN în totalitate diferite – şi aceasta ar putea fi importante pentru celule noastre”.

Noua componentă a ADN-ului identificată de echipă, a fost denumită structură motiv intercalat (i-motiv), care a fost pentru prima dată descoperită de cercetători în anii 1990 (en),  dar până acum a fost confirmată doar in vitro, nu şi în celulele vii.

Vedeţi şi: Prima viaţă pe Pământ: Oamenii de ştiinţă au descoperit o structură proteică capabilă de auto-replicare

Acum, datorită echipei lui Christ, noi știm că i-motivul apare în mod natural în celule umane şi respectiv, semnificația structurei ei pentru biologia celulară – carea a fost anterior pusă sub semnul întrebării, deoarece ea a fost demonstrată doar în laborator – necesită o nouă atenție din partea cercetătorilor.

Dacă sunteţi doar familiarizați cu ADN-ul în forme de spirale elicoidale duble, făcute celebre de Watson şi Crick, configurația motivului intercalat ar putea fi o surpriză.

„Modelul i-motiv este un ‘nod’ de ADN răsucit de patru ori „, explică geneticianul Marcel Dinger (en), care a condus cercetarea.

„În structura nod, literele C [citozina] de pe aceeași bandă de ADN se leagă una de cealaltă – deci este foarte diferită de de o spirală dublă, unde ‘literele’ de pe firele opuse se identifică reciproc şi unde C-urile se leagă cu G-urile [guanine]”.

Potrivit lui Mahdi Zeraati de la Garvan, primul autor al noului studiu, i-motivul este doar una din numeroasele structuri a ADN-ului, ce nu iau forma de dublă spirală – incluzând A-ADN, Z-ADN, triplex ADN şi ADN-ul Cruciform – care, de asemenea, pot să existe în celulele noastre.

Un alt tip de structură ADN, numită ADN-ul G-quadruplex (G4), a fost vizualizat pentru prima dată de cercetători în celule umani în 2013 (en), care au folosit anticorpi artificiali pentru a dezvălui G4 în celule.

În noul studiu, Zeraati şi colegii săi au folosit acelaş fel de tehnică, dezvoltând un fragment de anticorp (numit iMab), care în mod special poate recunoaște şi să se lege de i-motive.

În acest mod, el a evidențiat locaţia lor în celulă  printr-o strălucire imuno-fluorescentă.

„Ceea ce ne-a entuziasmat mai tare, este că am putut vedea petele verzi – i-motivele – care apăreau şi dispăreau pe parcurs, astfel noi ştim că ele se dizolvă şi se formează din nou”, a spus Zeraati (en).

În timp ce există încă multe de învățat despre funcționarea structurii i-motivului, constatările indică că i-motivele vremelnice, în general se formează mai târziu în ‘ciclul de viaţă’ a celulei – în mod special denumită faza G1 (en) târzie, când ADN-ul este activ ‘citit’.

De asemenea, i-motivele tind să apară în aşa numitele regiuni „promotor” – zone ale ADN-ului  care controlează dacă genele sunt pornite sau deconectate – şi în telomeri, markerii genetici asociați cu îmbătrânirea.

„Noi credem că apariţia şi dispariția i-motivelor este un indiciu referitor la ceea ce ele fac”, spune Zeraati (en).

„Se pare că ele sunt acolo pentru a ajuta la activarea şi dezactivarea genelor şi a influenţa dacă este activ sau nu citit genul”.

Acum când noi ştim cu siguranță că nouă formă de ADN există în celule, aceasta va da cercetătorilor un mandat pentru a afla exact ce fac ele în corpul nostru.

După cum explică Zeraati, răspunsurile ar putea fi foarte importante – nu doar pentru i-motiv, ci şi pentru A-ADN, Z-ADN, ADN triplex şi ADN-ul cruciform.

„Aceste modificări ale ADN-ului alternativ ar putea fi importante, pentru ca proteinele din celulă să recunoască secvenţa lor de ADN înrudită şi să-şi exercite funcțiile sale regulatorii”, explică Zeraati.

„Prin urmare, formarea acestor structuri ar putea fi de cea mai mare importanţă pentru funcţionarea normală a celulei.

Şi orice aberaţie în aceste structuri ar putea avea consecinţe patologice”.

Constatările au fost prezentate în Nature Chemistry.