Раскрывается тайна четырёхцепочечной ДНК
Новые данные о малоизученной структуре ДНК могут стать основой для новых методов лечения рака.
ДНК обычно изображают как двойную спираль, но мало что известно о частях генома, которые образуют четырёхцепочечные структуры — G-квадруплексы. Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили, что они играют ключевую роль в поддержании здоровья клеток.
В частности, исследование идентифицирует белок, который связывается с этими четырёхцепочечными структурами, сближая сегменты ДНК, которые в противном случае оставались бы далеко друг от друга. Этот процесс называется «петлеобразованием» ДНК.
«ДНК похожа на верёвку, и расстояние от точки А до точки Б — это линия. Но если она завязывается в узел, это петлеобразование», — пояснил ведущий автор исследования, профессор химии Иньшэн Ван. «Одна из функций петлеобразования — помочь регулировать транскрипцию, в процессе которой ДНК становится молекулами матричной РНК (mRNA), которые затем идут на создание белков».
Если клетки не производят достаточного количества белков, они могут погибнуть. И наоборот, если некоторые из них производятся в избытке, клетка может выжить, но стать раковой.
Работа лаборатории Вана по изучению того, как четырёхцепочечные структуры ДНК взаимодействуют с определённым белком для обеспечения петлеобразования, подробно описана в журнале Nature Chemical Biology.
Этот белок называется Yin Yang1 (YY1), потому что он может включать одни гены и выключать другие. YY1 хорошо известен как тип белка, который может контролировать скорость транскрипции. В геноме человека насчитывается до 1600 белков этого типа.
Группе Вана в сотрудничестве с профессором Цзикуем Соном удалось показать, что YY1 соединяет эти четырёхцепочечные участки ДНК (G-квадруплексы) вместе.
Исследователи наблюдали, что YY1 может регулировать экспрессию генов двумя способами:
- Прямым взаимодействием с G-квадруплексной ДНК в промоторах генов — областях ДНК, контролирующих экспрессию генов.
- Сближением удалённых G-квадруплексных структур с промоторами генов через петлеобразование.
Эти наблюдения дают новое понимание функций YY1 и G-квадруплексных структур в поддержании здоровой работы клеток. Они также имеют важное значение для биологических исследований. Известно, что YY1 регулирует гены, связанные с раком, а в раковых клетках также повышено количество G-квадруплексных структур ДНК.
Эта работа была поддержана грантом R35 RIVER от Национального института наук об окружающей среде (NIEHS).
Лаборатория Вана сосредоточена на вопросах, связанных с повреждением или мутацией ДНК, и на изучении способов регуляции экспрессии генов.
В будущем Ван и его коллеги заинтересованы в изучении того, как именно повышенное количество G-квадруплексных структур ДНК способствует прогрессии опухоли.
«Потенциально это исследование может помочь пациентам с раком», — сказал Ван. «Если найти способ нарушить функцию YY1 по связыванию с G-квадруплексной ДНК, можно модулировать экспрессию генов в опухолевых клетках и замедлить их рост».