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.
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.
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».
Метки: Генетика
Ученые обнаружили, что Тайленол действует, подавляя химическое вещество мозга, которое ранее считалось уменьшающим боль, изменяя все понимание его механизма облегчения боли и открывая новые возможности для разработки лекарств. Новое исследование показывает, что распространенное обезболивающее снимает боль не за счет увеличения естественных химических веществ хорошего самочувствия, как когда-то считалось, а за счет снижения одного из них….
Тест MyHPVscore представляет собой успешный перенос результатов лабораторных исследований в клиническую практику. Лаборатория Мичиганской медицины теперь предлагает новаторский тест на выявление рака. Разработанный в Мичиганском университете, MyHPVscore — это высокоточный анализ крови, предназначенный для обнаружения рака головы и шеи, связанного с вирусом папилломы человека (ВПЧ). Тест работает путем идентификации небольших фрагментов ДНК опухоли, циркулирующих в…
Исследователи из Питтсбургского университета обнаружили, что сочетание факторов роста может спасти клетки от поражения сибирской язвой на поздней стадии путем реактивации ключевых путей выживания, что дает надежду на лечение за пределами текущего терапевтического окна. Сибирская язва, инфекционное заболевание, вызываемое бактерией Bacillus anthracis, часто поддается лечению на ранних стадиях. Однако, как только болезнь переходит «точку невозврата»…
Исследователи обнаружили, что рак желудка образует электрические связи с близлежащими чувствительными нервами, создавая злокачественные цепи, которые способствуют росту и распространению рака. Рак желудка формирует электрические цепи с нервами, подпитывая свой рост, и этот процесс можно остановить с помощью препаратов от мигрени. Это первый задокументированный случай электрической связи между нервами и раком за пределами мозга, что…
Шведское исследование с участием почти 9000 человек изучает связь между кишечными бактериями и здоровьем сердца и показывает, что некоторые бактерии полости рта, в частности из рода Streptococcus, могут способствовать развитию атеросклеротических бляшек в мелких артериях сердца. Исследование проанализировало данные кишечных бактерий и визуализации сердца у 8973 человек в возрасте от 50 до 65 лет из…
