Кога ќе се спомене ДНК, речиси секогаш ја замислуваме познатата двојна спирала. Но генетскиот материјал може да се организира и во многу понеобични форми. Научници сега пријавуваат директен биохемиски доказ за постоење на таканаречени G-квадруплекси во нуклеински киселини од човечка крвна плазма — откритие што во иднина би можело да отвори нови можности за проучување на болестите.
Двојната спирала е најпознатата структура на ДНК, но не е единствената форма што може да ја добие генетскиот материјал.
Одредени секвенци можат да се превиткаат во необични, компактни четириверижни структури познати како G-квадруплекси или G4. Научниците веќе ги набљудувале во клетките, но ново истражување оди чекор понатаму — истражувачите тврдат дека успеале да ги детектираат и во генетски материјал присутен во човечката крвна плазма.
Доколку резултатите бидат потврдени, тие би можеле да покажат дека во крвта се наоѓа уште еден слој биолошки информации кој не може да се открие само со читање на генетската секвенца.
Нашата крв е полна со генетски „траги“
Кога клетките во организмот умираат, дел од нивниот генетски материјал се ослободува во крвотокот.
Овие мали фрагменти од нуклеински киселини можат да носат важни информации за она што се случува во различни ткива на организмот.
Досега истражувачите главно се концентрираа на нивната генетска секвенца — кои „букви“ ги содржат, колку се долги и од кој дел на геномот потекнуваат.
Но новото истражување сугерира дека важно можеби не е само што пишува во ДНК, туку и каква форма таа има.
Што се G-квадруплексите?
G4 структурите настануваат во делови од нуклеинската киселина богати со гуанин — една од основните „букви“ на генетскиот код.
Четири гуанински бази можат да се организираат во структура слична на квадрат. Повеќе вакви структури потоа можат да се наредат една врз друга, создавајќи компактна четириверижна форма што значително се разликува од класичната двојна спирала.
Молекуларниот биолог Роберт Хансел-Херч од Универзитетот во Келн вели дека нивното истражување, според сознанијата на тимот, обезбедува прв директен биохемиски доказ за постоење превиткани G-квадруплекс структури во нуклеински киселини од човечка плазма.
Како ги откриле?
Истражувањето започнало со еден необичен феномен — исклучително кратки фрагменти од екстрацелуларна ДНК, долги само околу 50 генетски „букви“.
Некои од нив содржеле доволно гуанин за теоретски да можат да формираат G4 структури.
Компјутерските анализи покажале дека тоа е возможно, но научниците имале посериозен проблем: можноста не е доказ дека структурите навистина постојат во крвта.
Тие морале да покажат дека G4 структурите се веќе превиткани во биолошкиот примерок, а не дека случајно се создаваат во лабораторијата при неговата обработка.
Научниците морале да ја „фатат“ структурата недопрена
Вообичаените методи за издвојување ДНК можат да ја нарушат нејзината просторна структура. Загревањето и другите постапки можат да ги уништат деликатните форми — или, обратно, да предизвикаат нивно создавање во текот на самиот експеримент.
Затоа тимот употребил понежна постапка и го собирал генетскиот материјал директно од плазмата без чекори што би можеле значително да го променат неговото превиткување.
Потоа употребиле два независни начина на детекција.
Едниот користел антитело што препознава G4 структури, а другиот мала молекула што создава светлосен сигнал кога ќе се врзе за нив.
И двата метода дале позитивен резултат.
Како дополнителна контрола, научниците тестирале и генетска секвенца која не може да формира G4 структура — кај неа сигналот изостанувал.
Уште еден експеримент покажал дека двата детектора меѓусебно се натпреваруваат за истите структури, што дополнително го поддржало заклучокот дека навистина детектираат G-квадруплекси.
ДНК можеби носи информации и преку својата форма
Ова е можеби најинтересната последица од истражувањето.
Генетските информации обично ги замислуваме како текст составен од четири молекуларни „букви“. Но просторната структура на нуклеинската киселина може да претставува дополнителен биолошки слој.
Како што објаснува Хансел-Херч, структурата може да содржи информации што не можат да се прочитаат само со секвенционирање.
Тоа потенцијално значи дека идните анализи на крвта би можеле да го испитуваат не само редоследот на генетските букви, туку и начинот на кој одредени молекули се превиткани.
Но научниците сè уште не знаат дали станува збор само за ДНК
Студијата има важно ограничување.
Методите за детекција ја препознаваат G4 структурата, но не можат сигурно да утврдат дали конкретната структура е создадена од ДНК или РНК.
И РНК може да формира G-квадруплекси.
Затоа еден од следните чекори ќе биде примероците одделно да се третираат со ензими што разградуваат ДНК или РНК. На тој начин истражувачите би можеле да утврдат од кој тип нуклеинска киселина потекнуваат забележаните структури.
Дополнително секвенционирање би можело да покаже од кои делови на геномот потекнуваат.
Остануваат и други големи прашања: Кои ткива ги ослободуваат? Дали се формираат уште во клетките или дури откако генетскиот материјал ќе стигне во крвта? И колку долго опстојуваат?
Можна врска со ракот
G-квадруплексите се особено интересни бидејќи се среќаваат во геномски региони поврзани со регулирањето на активноста на гените, а нивната биологија веќе се истражува и во контекст на ракот.
Тоа отвора интересна можност: ако одредени заболувања го менуваат количеството, потеклото или структурата на G4 молекулите што циркулираат во крвта, тие еден ден би можеле да станат дополнителен извор на информации за болеста.
Но тука е неопходна претпазливост.
Ова откритие не претставува нов тест за рак.
Истражувањето не било дизајнирано да утврди дали G4 структурите можат да разликуваат здрав човек од пациент со рак. За таква примена би биле потребни многу поголеми студии со прецизно дефинирани групи пациенти и здрави доброволци.
Откритие што допрва треба да биде проверено
Постои уште една важна ограда: истражувањето е објавено како претпринт на bioRxiv, што значи дека резултатите сè уште не го поминале целиот процес на независна научна рецензија.
Затоа е рано да се зборува за медицинска примена.
Сепак, ако резултатите бидат независно потврдени, тие отвораат интересна нова насока во анализата на генетскиот материјал што циркулира низ човечката крв.
Повеќе од седум децении по откривањето на структурата што стана симбол на генетиката, науката повторно покажува дека приказната за ДНК е многу посложена од познатата двојна спирала.
Можеби во иднина нема да биде доволно само да ја „прочитаме“ ДНК. Ќе треба да разбереме и како таа се превиткува.
