12 декабря 2021

Какие структуры ДНК играют роль в редких заболеваниях старения

Было обнаружено, что особая форма четырехцепочечной ДНК, недавно обнаруженная в клетках человека, взаимодействует с геном, который вызывает синдром Кокейна, когда он неисправен.

Помимо классической двойной спирали, исследователи недавно обнаружили целый ряд других конфигураций нитей ДНК, включая ДНК с четырьмя спиралями, которая образует узловые структуры, называемые G-квадруплексами.

Хотя многие из этих новых конфигураций ДНК наблюдались только в клетках в чашках, недавно G-квадруплексы наблюдались в живых клетках человека . Однако их возможные функции в клетках не обнаружены.

G-квадруплексы

Иллюстрация G-квадруплексов. Предоставлено: Федерика Рагусео.

Теперь исследователи из Центра молекулярных исследований в Имперском колледже Лондона наблюдали белок, называемый синдромом Кокейна B (CSB), преимущественно взаимодействующий с одним конкретным типом G-квадруплекса. Эти особые G-квадруплексы возникают при взаимодействии удаленных частей ДНК, что, по мнению исследователей, невозможно сформировать внутри клеток.

Нормально функционирующие белки CSB не вызывают каких-либо побочных эффектов, но мутации гена, вырабатывающего белок CSB, могут вызвать фатальное расстройство преждевременного старения — синдром Коккейна, который убивает многих больных, не достигших совершеннолетия.

Команда обнаружила, что белки CSB с мутациями, вызывающими синдром Кокейна, больше не могут взаимодействовать с дальнодействующими G-квадруплексами. Хотя мы еще не знаем, почему это может быть, результаты группы, опубликованные 2 декабря 2021 года в Журнале Американского химического общества , предполагают, что эти дальнодействующие G-квадруплексы ДНК конкретно связаны с функциональной ролью CSB.

Более сложные взаимодействия

Ведущий исследователь доктор Марко Ди Антонио из химического факультета Imperial сказал: «Наша геномная ДНК имеет длину более двух метров, но сжата в пространство всего в несколько микрон в диаметре. Поэтому неудивительно, что существуют способы использования петлевых структур дальнего действия для сжатия ДНК в более сложных взаимодействиях, чем мы предполагали.

«Мы еще так много не знаем о ДНК, но наши результаты показывают, что то, как и где образуются структуры G-квадруплекса, влияет на их функцию, делая их более важными с биологической точки зрения, чем считалось ранее».

Нити ДНК невероятно длинные и скручены в плотные структуры, чтобы поместиться внутри наших клеток. Ранее исследователи предполагали, что G-квадруплексы образуются только из участков ДНК, которые расположены рядом друг с другом. Однако команда обнаружила G-квадруплексы, которые образованы из частей цепи ДНК, пространственно удаленных друг от друга.

Именно эти G-квадруплексы специфически взаимодействуют с белком CSB. Команда показывает, что CSB потенциально может использовать G-квадруплексы для связывания отдаленных частей ДНК.

CSB -Квадруплексы

Точно, к чему приводит взаимодействие, еще предстоит определить, но предыдущие независимые исследования показали, что клетки без CSB испытывают трудности с обработкой ДНК вокруг последовательностей с потенциалом образования G-квадруплексов.

Команда Imperial теперь обнаружила, что мутировавшая форма CSB, вызывающая синдром Кокейна, особенно привлекает G-квадруплексы, которые связывают отдаленные части ДНК. Это может означать, что дальнейшее изучение мутировавшего гена CSB может выявить специфическую биологическую функцию этих структур ДНК с большим радиусом действия.

Открытия болезней

  • Затем исследователи хотят изобразить G-квадруплексы и функциональный ген CSB, связанные вместе, чтобы точно определить, что делает связь: помогает ли CSB G-квадруплексу удерживать вместе две удаленные области ДНК или CSB действительно инициирует распад G-квадруплексов после того, как они завершили свою функцию, или их комбинация.
  • Первый автор исследования Дениз Лиано из химического факультета Imperial сказала: «В настоящее время нет лекарства от синдрома Кокейна.
  • «Но при дальнейшем изучении того, как взаимодействуют G-квадруплексы и ген, лежащий в основе синдрома Кокейна, мы сможем узнать детали, которые, мы надеемся, позволят нам открыть терапевтические инструменты, такие как дизайнерские молекулы, которые могут регулировать взаимодействие и бороться с преждевременным старением, вызванным болезнь».

Источник

Метки:



Как влияет потребление жиров на диабет 2 типа

Ученые из UNIGE обнаружили, что жир может помочь поджелудочной железе адаптироваться к избытку сахара, тем самым замедляя развитие диабета. Диабет 2 типа, которым страдает почти 10% населения мира, является серьезной проблемой общественного здравоохранения. Чрезмерно малоподвижный образ жизни и слишком калорийная диета способствуют развитию этого метаболического заболевания, изменяя функционирование клеток поджелудочной железы и снижая эффективность регуляции…

От чего зависит увеличение миелина в сером веществе мозга

Устойчивость к стрессу и дифференциальные симптомы коррелируют с региональными изменениями в головном мозге Недавнее исследование связывает тревожное поведение у крыс, а также посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) у ветеранов вооруженных сил с повышенным содержанием миелина — вещества, которое ускоряет связь между нейронами — в областях мозга, связанных с эмоциями и памятью. Результаты, представленные учеными из Калифорнийского…

Улучшение физической формы за счет интенсивных упражнений

С помощью 2000 участников Framingham Heart Study исследователи из BU изучили, насколько малоподвижный образ жизни, ходьба и рутинные упражнения влияют на физическую форму. Упражнения полезны для здоровья. Это общеизвестно. Но насколько строгим должно быть это упражнение, чтобы действительно повлиять на уровень физической подготовки человека? И если вы сидите весь день за столом, но при этом…

Как растительная пища помогает вырабатывать мРНК

Будущее вакцин может больше походить на поедание салата, чем на укол в руку. Ученые Калифорнийского университета в Риверсайде изучают, могут ли они превратить съедобные растения, такие как салат, в фабрики по производству мРНК-вакцин. Коммуникатор РНК или мРНК технология, используемый в COVID-19 вакцин, работает обучая наши клетки распознавать и защитить нас от инфекционных заболеваний. Одна из…

Как парадокс Пето раскрывает тайны рака

Клетки в организме можно рассматривать как крошечные мишени для стрельбы из лука, каждая из которых уязвима для смертельной стрелы рака. Чем больше клеток у данного животного и чем дольше оно живет, тем выше вероятность накопления вредных клеточных мутаций, которые в конечном итоге могут привести к раку. По крайней мере, так подсказывает интуиция. Тем не менее,…