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:



Плохой сон может усугубить заболевание легких

Некоторые пациенты с заболеваниями легких чувствуют себя хуже, чем другие. Может ли быть причиной сон? Согласно исследованию, проведенному исследователями Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF), плохой или нарушенный сон может иметь больший эффект, чем история курения, у людей с прогрессирующим заболеванием легких. Исследование показало, что недостаток сна может увеличить вероятность обострения у пациентов с ХОБЛ на…

Скрытая угроза потери слуха

В одном из крупнейших ретроспективных исследований такого рода исследователи проанализировали данные примерно 96 000 ушей и создали модель словесного счета, которая может определять степень скрытой потери слуха или повреждения кохлеарного нерва у людей. Модель оценки слов, которая может оценить степень скрытой потери слуха в человеческом ухе, была создана исследователями из Massachusetts Eye and Ear. Исследователи…

Связь возникновения инсульта с высоким кровяным давлением

Согласно новому исследованию, регулярный дневной сон связан с более высоким риском высокого кровяного давления и инсульта. Исследование Американской кардиологической ассоциации показывает связь между частым сном и высоким кровяным давлением. Частый или обычный дневной сон у взрослых был связан с повышенным на 24% риском инсульта и на 12% более высоким риском развития высокого кровяного давления по…

Чем опасен стресс во время беременности

Исследование также показало, что старшие братья и сестры могут снизить вероятность того, что у их младших братьев и сестер могут быть поведенческие проблемы. Беременные женщины, которые испытывают стресс на протяжении всей беременности, могут иметь проблемы с поведением своего будущего ребенка, хотя это менее распространено, если у них есть брат или сестра. Исследователи из Лейпцига, в…

Обнаружен новый подтип рака высокого риска

Недавно выявленные опухоли, называемые гепатобластомами с признаками гепатоцеллюлярной карциномы, часто не поддаются традиционному лечению и имеют неблагоприятный прогноз при отсутствии более агрессивных хирургических процедур. Новый подтип рака печени у детей с высоким риском был обнаружен с помощью молекулярного профилирования До недавнего времени почти все виды рака печени у детей классифицировались как гепатобластома или гепатоцеллюлярная карцинома….