Barbara Marsiniac. tripla helix ADN te va conduce la deschiderea centrului sentimentului. De două ori mai rece

Cine a spus că pot exista doar două genuri?

Până și pământul este plin de exemple. Biologic.

Social, presupus sodomiți de orice tip, nu iau în considerare. ADN-ul lor este normal și sexul determinat de el, de asemenea, nu sunt chiar în cap.

La multe reptile, care sunt considerate strămoșul comun al păsărilor și mamiferelor, cromozomii masculilor și femelelor nu diferă, iar sexul puietului este determinat de temperatura la care sunt incubate ouăle.

Aici este oportun să ne amintim care este esența reproducerii sexuale. Și constă în faptul că există un schimb de informații genetice între organisme. Dar pentru a avea ceva de schimbat, trebuie să-l ai în exces. Prin urmare, pentru reproducerea sexuală, un set complet de cromozomi trebuie să fie prezent în cel puțin două copii. În principiu, organismele diploide nu trebuie limitate. Și atunci vă puteți imagina o situație în care fertilizarea are loc atunci când nu două, ci trei celule se îmbină, fiecare dintre ele conține trei cromozomi care determină sexul. O astfel de lume de creaturi trisexuale este descrisă într-unul dintre romanele lui Asimov. Pentru ei, schema genetică ar trebui să fie: (XXX-XXY-XYY). Este, în principiu, stabil, dar numărul de indivizi XXY din urmași va depăși numărul de XXX și XYY combinate.

Prin urmare, merită să revenim la împerecherea binară. Ce se întâmplă dacă luăm nu doi cromozomi sexuali, ci trei? Atunci sunt posibile șase tipuri de podele: XX,XY,YY,XZ,YZ,ZZ. Pentru simplitate, merită să presupunem că un tip de indivizi se poate împerechea doar cu un alt tip. Atunci singura schemă stabilă de reproducere non-trivială va fi (XY-ZZ,XZ-YZ). Primul tip de împerechere produce descendenți XZ și YZ, iar al doilea - XY, YZ, XZ și ZZ. Ca urmare, numărul de indivizi XZ și YZ dintr-o populație stabilă va fi de două ori mai mare decât numărul de indivizi XY și ZZ, iar abaterea de la acest raport va fi corectată în generațiile ulterioare.
Puteți să vă așezați să scrieți un roman în care XY și ZZ sunt o castă de sclavi care produc copii pentru casta dominantă XZ și YZ, iar nașterea unui copil XY sau ZZ într-o familie XZ-YZ este considerată o mare nenorocire.

mușchii au alternanță de generații -
Ciclu de viață. Planta fotosintetică verde din mușchi este generația sexuală numită gametofit. Pe ea se formează gameții, adică celulele sexuale, în organe genitale speciale (gametangia). Gametanul masculin se numește anteridiu, în timp ce gametanul feminin se numește arhegonium. Dintr-un ou fecundat (zigot) se dezvoltă o generație de spori - un sporofit. La mușchi, practic este lipsită de clorofilă, rămâne atașată de gametofit și primește nutriție din acesta. Într-un sporofit, fiecare celulă conține un set dublu (diploid) de cromozomi, iar într-un gametofit, un singur set (haploid), ca la gameți. Când un spermatozoid fuzionează cu un ovul, se formează un set diploid din două seturi haploide, care este necesar pentru dezvoltarea sporofitului. În aceasta din urmă, în timpul formării unei dispute, așa-numitul. reducerea diviziunii celulare (meioză), fiecare spor devine din nou haploid și poate germina în același gametofit haploid.
total - mascul și femela și, de asemenea, sporofit asexuat

Figura 2. Comparația perechilor Hoogsteen A T și C G cu perechile Watson-Crick. Geometria Hoogsteen poate fi realizată fie prin rotirea purinelor în jurul legăturii glicozidice (χ), fie prin răsturnarea bazei (θ), afectând pozițiile C8 și C1 simultan (indicate cu galben).

Cupluri Hoogsteen- o variantă alternativă de legare a nucleotidelor pe lanțuri complementare de acid nucleic ADN sau ARN conectate prin legături de hidrogen care nu este conform legării canonice de bază Watson-Crick ( , și ADN) (Fig. 1) (absent). Pentru perechile Hoogsteen, două fire de acid nucleic antiparalel formează legături de hidrogen de-a lungul canelurii majore. Purinele se rotesc cu 180° (Fig. 2). Deși perechile Hoogsteen sunt rar întâlnite, în unele secvențe de ADN, în special în dinucleotidele 5'-CA-3' și 5'-TA-3', ele există în echilibru cu perechile de baze Watson-Crick standard.

Poveste [ | ]

Proprietăți chimice[ | ]

Deoarece perechile Hoogsteen sunt formate din legături alternative de hidrogen, ele diferă ca proprietăți de perechile Watson-Crick. De exemplu, unghiul dintre două legături glicozil este mai mare (80° pentru o pereche A T) și distanța C1’–C1’ este mai mică, doar 8,2, decât în ​​geometria convențională (10,1).

Comandați un test ADN

Lăsați-vă numărul de telefon și vă vom suna cât mai curând posibil

Solicitați un apel

Informații generale și principii de bază

Până în prezent, se știe că modelul obișnuit de ADN este format din două catene elicoidale care se împletesc la o oarecare distanță, cu toate acestea, există structuri mult mai complicate, precum materialul genetic cu triple elice. Astfel de formațiuni provoacă dezbateri aprinse în rândul specialiștilor care studiază aceste fenomene, au loc simpozioane, precum și conferințe științifice.

Tripla helix de acid nucleic se formează după împletirea a trei oligonucleotide. În acest caz, o legătură independentă este conectată la forma „B” a structurii duble helix a ADN-ului prin legături de hidrogen. Un exemplu izbitor este legarea unei oligonucleotide de forma „T”, care leagă bazele sale „T” și „A” între perechea principală. În acest caz, helixul acidului nucleic este format din homopirimidine sub influența directă a legăturilor de hidrogen.

În plus, trebuie remarcat faptul că modelul descris este posibil dintr-o pereche de polipurină și o tijă de polipirimidină, cu tripleți de baze GGC. În acest caz, un fir suplimentar de polipurină este situat în șanțul non-glicozidic al unei spirale convenționale. Pentru formarea unei helix triplex prin hibridizare, prezența complementarității oligonucleotidei și a secvenței specifice este un factor fundamental.

Triplexurile cunoscute astăzi pot fi împărțite condiționat în 2 clase principale: elice triple paralele, precum și cele pseudo-paralele. În acest din urmă caz, polaritățile homopurinei și ale lanțului al treilea sunt considerate opuse.

Poveste

Sub formă de presupuneri, afirmațiile despre posibilitatea existenței unei helix ternare de ADN au apărut încă din 1953. Celebrul genetician F. Crick, în lucrarea sa originală de la acea vreme, a sugerat că modelul existent de ADN are exact trei, nu două elice. Cu toate acestea, ca urmare a unei munci lungi și minuțioase, omul de știință a ajuns la concluzia că structurile duble ale ADN-ului sunt opțiunea potrivită, deoarece în elice triple toate distanțele dintre elemente păreau insuficiente, iar fosfații încărcați cu energie negativă, care sunt localizați. în apropierea axei, se vor îndepărta în cele din urmă unul de celălalt.prieten, care în sine nu prevedea prezența a trei fire.

Până la mijlocul anilor '80, studiului spiralelor ternare ale codului nu i sa acordat atenția cuvenită, iar dezvoltarea științei în această direcție nu a întâlnit interesul cuvenit din partea oamenilor de știință practicanți. Cu toate acestea, după ce în 1986 a fost descoperită o subspecie unică până acum necunoscută a acidului nucleic H-form, a existat un interes reînnoit pentru studierea constructelor triplex. Forma ternară a stat la baza acestei structuri, la care participă jumătate din segmentul homopurin-homopirimidinic, care are forma unei spirale pereche și unul dintre firele celeilalte părți a aceluiași segment, situat pe canelura majoră.

Descoperirea elicelor ternare ale grupului de acid nucleic datează din 1957. Autorii acestei descoperiri sunt oameni de știință - Davis, Felsenfeld. De atunci, cercetătorii de frunte în acest domeniu au studiat structurile și proprietățile chimice, transfecția celulelor și, de asemenea, au efectuat multiple experimente pe diferite animale.

Utilizarea proprietăților helixului ternar în medicină și genetică

Construcția ternară a fost folosită cu succes pentru a purifica ADN-ul pereche. Acest lucru a fost posibil printr-o descoperire biotehnologică revoluționară. Această metodă de purificare dublă a ADN-ului constă în trecerea unei soluții de acid nucleic convențional prin amestecuri cu alte componente asociate cu o oligonucleotidă, care este principalul factor sau componentă în formarea unei structuri șablon ternare. Această metodă face posibilă obținerea unei purități unice a structurii matricei la un cost de timp relativ mic.

Este posibilă purificarea eficientă a cADN-ului, care conține una sau mai multe gene de interes deosebit pentru specialiștii din domeniul terapeutic, precum și pentru medicina generală.

Crearea unui construct de acid nucleic triplu poate fi aplicată și la purificarea ARN-ului, care constă din două catene care se împletesc, ceea ce a fost dovedit în multe experimente practice de laborator.

Perspective de dezvoltare

Până în prezent, perspectivele utilizării modelului triplu și implicațiile sale practice sunt studiate de oameni de știință de frunte și specialiști în acest domeniu. Cercetarea modernă are ca scop crearea unei structuri de acid nucleic uman care ar putea contracara cu succes efectele negative ale oricărui virus mortal sau bacterie dăunătoare.

Unul dintre cazurile curioase care a fost asociat cu descoperirea șablonului ternar al ADN-ului este publicarea binecunoscutului om de știință-chimist Pauling, care, apropo, a fost laureat al Premiului Nobel, declarații despre descoperirea unui design similar al materialului genetic. Totuși, teoria sa a fost eronată, deoarece cercetările publicate au confirmat că modelul prezentat de Pauling era doar o versiune inversată a modelului obișnuit de cod de pereche, așa că ideile sale despre structura triplă a firelor principale erau incorecte.

Există multe legende și teorii misterioase care determină descoperirea celei de-a treia catene suplimentare de acid nucleic ca un fel de conspirație mondială, care are ca scop final purificarea genetică a fondului genetic al Pământului. În același timp, mulți iubitori ai necunoscutului publică dovezi și relicve individuale, care se presupune că descriu fire suplimentare în structura matricei umane. De asemenea, multe dintre ele fac paralele între dezvoltarea civilizațiilor antice tocmai cu existența unei astfel de structuri de cod. Deci, tripla împletire a firelor în perioada hinduismului antic a personificat cei trei zei principali, de care depindea toată viața din univers.

Diverse speculații pe tema influenței inexplicabile a triplei helix, cel mai probabil, vor continua până la concluzia științifică finală despre influența unei astfel de structuri matrice asupra dezvoltării corpului uman.

Frumusețea și puterea aparatului genetic natural, ascuns în helixul ADN-ului dublu catenar, i-a inspirat de multă vreme pe oamenii de știință să experimenteze cu crearea de molecule artificiale după imaginea și asemănarea bazei materiale a eredității. Astfel de încercări au fost deja efectuate de mai multe ori, deoarece domeniul de aplicare al acțiunilor oamenilor de știință este destul de larg.

În primul rând, modificările făcute de om pot afecta doar așa-numita parte scheletică a ADN-ului, care constă din molecule de monozaharidă de deoxiriboză conectate prin punți de fosfodiester. Oamenii de știință au efectuat deja astfel de experimente sintetice, care au condus la crearea așa-numiților acizi nucleici peptidici (PNA), acizi nucleici treofuranozil (TNA) și a altor analogi. Cu toate acestea, aceste modificări nu afectează principalele componente din care este creat ADN-ul, bazele azotate - adenină, citozină, timină, uracil și guanină, deoarece scopul unor astfel de transformări a fost acela de a crea molecule adecvate pentru utilizarea în organismele vii - în cercetare sau pentru tratamentul anomaliilor genetice...

O altă strategie pentru crearea ADN-ului artificial este înlocuirea bazelor azotate naturale cu sintetice sau adăugarea de noi baze, care sunt, de asemenea, capabile să interacționeze după principiul complementarității.

Cert este că ADN-ul, oricât de complex ar fi, poate deveni un consumabil pentru multe tehnologii ale viitorului. Există o mulțime de ADN natural pe Pământ, molecula este convenabilă pentru experimente de laborator și se poate încadra foarte bine în linia tehnologică. Dar cel mai important lucru este că mecanismul natural de auto-organizare a unei molecule deschide perspective mari de utilizare în dezvoltarea ramurilor științei - nano- și biotehnologii și biologie chimică.

Din păcate, eficacitatea ADN-ului este limitată de doar două perechi complementare - guanină-citozină și adenină-timină. Crearea de analogi artificiali care pot înlocui componentele naturale din molecula elicoidală ar deschide mult mai multe oportunități pentru oameni.

Desigur, până acum acestea sunt doar fantezii, iar experimentul pentru obținerea unei molecule de ADN complet artificiale, descris în articol „fierbinte”.în Journal of the American Chemical Society, a fost pusă de oamenii de știință japonezi în mare parte din curiozitate. Ei bine, din motive de prestigiu științific, desigur.

Masahiko Inuyo și colegii săi au reușit să creeze un analog al ADN-ului, care include exclusiv baze azotate artificiale.

Întrucât în ​​acest caz toate „punțile de legătură” dintre nucleotide - reziduuri de deoxiriboză și acid fosforic - au rămas aceleași, această moleculă nu poate fi numită pe bună dreptate nici măcar „analog”, ci ADN. Deoarece nimic de acest fel nu apare în nucleele celulare ale organismelor vii, oamenii de știință cred că termenul „ADN artificial” este cel mai potrivit pentru acesta.

Laboratorul lui Inuyo, care lucrează la Școala Superioară de Farmacie de la Universitatea din orașul japonez Toyama, a luat ca bază dezvoltările lor anterioare. În trecut, ei au demonstrat deja că guanina din lanțul ADN poate fi înlocuită cu ușurință de un compus izo-guanină * capabil să interacționeze reversibil printr-un mecanism de legătură de hidrogen - de trei ori, ca cel al guaninei. În pregătirea pentru sinteza ADN-ului complet artificial, oamenii de știință au creat, de asemenea, „izo-guanină*” „izo-citozină*”, „izo-timină*” și „izo-adenozină*” complementare.

După ce au sintetizat câteva secvențe dublu catenare destul de lungi pe baza acestor baze azotate artificiale, oamenii de știință și-au comparat proprietățile cu cele ale lanțului natural.

Apropierea parametrilor termodinamici și structurali ai ADN-ului artificial și natural a permis oamenilor de știință să își declare cu voce tare succesul.

Stabilitatea termică a ADN-ului artificial s-a dovedit a fi foarte apropiată de cea a unei probe naturale, în ciuda înlocuirii moleculelor și a modificărilor raportului dintre puterea interacțiunii nucleozidelor de către mecanismul legăturii de hidrogen și andocarea lor datorită hidrofil-hidrofob. interacțiuni.

Nucleozide - compuși din reziduuri ale unei baze azotate și carbohidrați - ribonucleozide și dezoxiribonucleozide.

Nucleotide - esteri fosfatici ai nucleozidelor, fosfați nucleozidici.

Ei au păstrat secvențe de nucleozide artificiale și selectivitate ridicată, care este, de asemenea, aproape la fel de bună ca și fragmentele de ADN natural. De exemplu, o secvență de zece nucleotide artificiale interacționează foarte slab cu un lanț „aproape complementar” acestuia, chiar dacă cel puțin una dintre nucleozide nu satisface complementaritatea. Mai mult, o astfel de selectivitate, care este foarte apropiată de selectivitatea unei molecule naturale, este oferită exclusiv datorită interacțiunii nucleozidelor, și nu datorită bazelor azotate care nu se potrivesc ca mărime. Într-o moleculă naturală, efectul mărimii duce la o distorsiune semnificativă a scheletului de carbohidrați, din cauza căreia secvența necomplementară devine și mai instabilă.

Mai mult, lanțurile construite numai din înlocuitori sintetici pentru timină și adenină au arătat capacitatea de a forma elice triple.

Oamenii de știință atribuie acest lucru simetriei speciale a moleculelor și speră că în viitor această caracteristică exotică a bazelor azotate sintetice poate fi folosită în probleme tehnologice.

Dacă o persoană va învăța să creeze sisteme vii artificiale bazate pe propriul ADN, creat de voința minții, și nu de o combinație de factori care au dat naștere vieții pe pământ cu miliarde de ani în urmă, timpul va spune. Între timp, așteptăm o descoperire în nanotehnologie, biochimie și alte domenii ale științei avansate, despre care Gazeta.Ru va povesti cu siguranță.

Helixul dublu al ADN-ului este unul dintre simbolurile științei, dar puțini oameni știu că acest acid nucleic este capabil să formeze structuri mai complexe. Până de curând, acestea au fost de interes doar pentru chimiști și cristalografi - se credea că formele non-canonice de ADN nu se găsesc în celulele vii. Biologii britanici au dat o lovitură puternică acestui stereotip.

Există o anecdotă despre James Watson, unul dintre descoperitorii dublei helix ADN. Odată la un seminar de laborator din Cold Spring Harbor, când causticul Watson a fost mai mult decât de obicei dus de criticile angajaților săi, unul dintre ei a încercat să-și raționeze șeful: „Jim, dacă ai un premiu Nobel (un premiu Nobel), asta nu înseamnă că toți ceilalți nu au idee ce fac.” Răspunsul lui Watson s-a dovedit a fi greu de tradus, dar memorabil: „Nu am un premiu Nobel, am cel Premiul Nobel” („Nu am doar un Premiu Nobel, dar aceeași Premiul Nobel),” a spus el.

Watson poate fi înțeles: structura dublu catenară a ADN-ului publicată de el împreună cu Francis Crick nu este doar cea mai importantă descoperire din biologia secolului al XX-lea, este și o imagine de manual, unul dintre principalele simboluri ale științei în general. . Probabil, tocmai din cauza faimei fenomenale a acestei structuri puțini oameni știu că ADN-ul nu este doar dublu catenar. Și nu tot ADN-ul dublu catenar este la fel.

Un alt dublu

Descoperirea lui Watson și Crick (pe baza datelor obținute de Rosalind Franklin) a umbrit multă vreme toate celelalte structuri care au fost considerate alternative. Acest lucru nu este surprinzător: proprietatea cheie a modelului este că arată prin însăși structura sa modul în care informațiile genetice pot fi stocate și copiate.

După publicarea lui Watson și Crick, a devenit imediat clar că, pentru a reproduce un acid nucleic, este suficient să-i desfășurați cele două fire și pentru fiecare dintre ele, ca dintr-o turnare, să restabiliți o pereche complementară. Acest lucru a explicat imediat atât mecanismele eredității, cât și cauza variabilității și, în general, a pus teoria evoluției însăși pe un teren experimental solid.

Richard Wheeler/Wikipedia

În cursul cercetărilor ulterioare, s-a dovedit că dublul helix al ADN-ului, în general, nu trebuie să corespundă exact modelului Watson-Crick. Fizicienii care au studiat spectrele preparatelor de ADN și colegii lor cristalografi au descoperit că aceleași două fire pot fi, de asemenea, țesute într-o spirală mai groasă și mai strânsă, care este destul de diferită de modelul Watson-Crick. O rotire completă a unui astfel de helix conține 11, nu 10 nucleotide. În plus, planurile lor sunt rotite mai puternic în raport cu axa moleculei, datorită căruia se formează un gol în centrul acesteia (când sunt privite de pe „fața de capăt”). Și șanțurile în care proteinele își extind „tentaculele” pe suprafața unui astfel de ADN sunt mai puțin adânci.

Această structură, în care ADN-ul se pliază atunci când există o lipsă de umiditate, se numește formă A, spre deosebire de forma clasică B. Această subspecie a ADN-ului a rămas un exotic de laborator pentru biologi. Dar s-a dovedit că un alt acid nucleic - ARN, care uneori se înfășoară într-o spirală, formează tocmai o astfel de structură. Același lucru se întâmplă cu hibrizii dintre ADN și ARN.

În anii 1970, a fost descoperită o structură de acid nucleic și mai exotică, forma Z. Și-a primit numele de la aspectul curbat al liniei de nucleotide din lanțuri. Există, de asemenea, două dintre aceste lanțuri în structură, ca în formele A și B, dar ele sunt răsucite nu în helixul drept, ci în helixul stâng.

Spre deosebire de forma A, condiția pentru formarea formei Z pentru stânga s-a dovedit a fi nu condiții specifice de mediu, ci o secvență specială de nucleotide pe ADN. Unele secvențe s-au dovedit a fi foarte predispuse la formarea unor astfel de forme, iar regiunile corespunzătoare au putut fi găsite în genomul multor organisme.

Forma Z a ADN-ului

Alte forme de ADN sunt, de asemenea, cunoscute oamenilor de știință: forma C sau, de exemplu, un complex trimer format între trei catene diferite în timpul recombinării. Apropo, structura cu trei helix a fost considerată inițial de Watson și Crick înainte de a descoperi dubla helix. Același model a fost studiat de concurenții lor - Pauling și Corey.

Cu toate acestea, poate cea mai neobișnuită dintre formele cunoscute de ADN este așa-numita G-quadruplex - o structură formată din patru fire de acid nucleic. Ea a fost cea care a reușit să fie găsită în număr mare pe cromozomii umani de către biologii britanici.

cvadruplex

Primele indicii despre posibilitatea formării unor astfel de structuri au fost obținute cu mult înainte de lucrarea inovatoare a lui Watson și Crick - încă din 1910. Atunci chimistul german Ivar Bang a descoperit că una dintre componentele ADN-ului - acidul guanozic - formează geluri în concentrații mari, în timp ce alte componente ale ADN-ului nu au această proprietate.

În 1962, folosind metoda difracției cu raze X, a fost posibilă stabilirea structurii celulare a acestui gel. S-a dovedit a fi compus din patru reziduuri de guanină, legându-se între ele într-un cerc și formând un pătrat caracteristic. În centru, legătura este susținută de un ion de magneziu. Aceleași structuri se pot forma în ADN dacă acesta conține multă guanină. Aceste pătrate plate sunt îngrămădite, rezultând structuri destul de stabile și dense.

Patru catene separate de ADN pot fi țesute în complexe cu patru catene, dar aceasta este mai degrabă o excepție. Mai des, o singură catenă de acid nucleic este pur și simplu legată într-un nod, formând îngroșări caracteristice (de exemplu, la capetele cromozomilor), sau ADN-ul dublu catenar formează un cvadruplex local la un loc bogat în guanină.

Julian Huppert / Wikipedia

Sarcina probei

Cu toate structurile ADN alternative, non-canonice, biologii se confruntă cu aceeași problemă. Faptul este că obținerea unui astfel de ADN într-o eprubetă, stabilirea structurii acestuia este un lucru. Dar a dovedi că există într-o celulă vie reală și chiar îndeplinește o funcție care este importantă pentru această celulă, este cu totul altceva.

Cu forma A a ADN-ului, de exemplu, nu este încă clar dacă are vreo semnificație pentru viață sau dacă este doar un artefact de laborator. Există puțin mai multe date despre forma Z: proteine ​​care stimulează formarea acesteia au fost găsite în unele viruși.

În ceea ce privește G-quadruplex, acesta este doar cel mai clar exemplu al modului în care cunoștințele noastre sunt limitate de metodele existente. Din punct de vedere al chimiei și cristalografiei, se știe aproape totul despre ADN-ul patru catenar, din punct de vedere al biologiei se cunosc foarte puține lucruri. Cel mai studiat este existența cvadruplexurilor la capetele cromozomilor – pe telomeri. Cel puțin o regiune de reglare este, de asemenea, cunoscută (în oncogene c-myc) în care un astfel de ADN există de fapt. Dar cât de exotic este un astfel de ADN și care este reprezentarea lui în cromozomii umani, nu a fost încă cunoscut.

Telomerii sunt complexe ADN-proteine ​​care au apărut în celule odată cu trecerea de la cromozomii circulari la cromozomii liniari. În același timp, a apărut problema subreplicării capetelor: dacă este destul de simplu să obțineți o copie completă a ADN-ului circular, atunci cromozomul liniar va fi întotdeauna ușor scurtat în timpul copierii. Această scurtare este compensată de enzima telomerazei, care completează capetele cromozomilor cu secvențe repetate „fără sens”. În acest caz, unul dintre lanțurile ADN de la capăt devine mai lung decât celălalt. Această „coadă” monocatenară este cea care se pliază la capetele cromozomilor în G-quadruplex-uri.

Este clar că este imposibil să vezi structura ADN-ului printr-un microscop. De asemenea, este imposibil să se aplice analiza de difracție cu raze X pentru aceasta - necesită obținerea de cristale și o cantitate mare de substanță. Pentru a căuta cvadruplexuri, în urmă cu ceva timp, s-au folosit coloranți cu molecul scăzut, care sunt asociați predominant doar cu o astfel de structură. Din păcate, s-a dovedit mai târziu că nu numai că se leagă de ADN-ul cu patru catene, ci stimulează ei înșiși formarea acestuia și, prin urmare, nu sunt potrivite pentru cercetare.

O descoperire în această direcție a avut loc după ce a fost posibilă obținerea de anticorpi specifici care se leagă în mod specific de G-quadruplex, dar nu afectează în niciun fel formarea acestuia. Pentru a vedea un semnal foarte slab de la astfel de anticorpi, oamenii de știință i-au folosit pe un obiect neobișnuit - ciliați.

Aceste organisme unicelulare au până la doi nuclei, dintre care unul nu este folosit (depozitat pentru reproducere), iar în al doilea aceiași cromozomi sunt replicați în sute de copii identice. Ca urmare, numărul de capete ale cromozomilor, unde se află cvadruplexurile în compoziția telomerilor, crește în consecință. Folosirea unui astfel de obiect neobișnuit a făcut posibilă observarea ADN-ului cu patru catene la capetele cromozomilor, dar până acum nimeni nu a putut să le vadă la oameni și mamifere.

Ingineri de anticorpi

Este exact ceea ce au realizat cercetătorii britanici de la Cambridge, conduși de Shankar Balasumbranyan. Ei au creat anticorpi speciali care se leagă exclusiv de cvadruplex și nu reacționează la ADN-ul sau ARN-ul dublu catenar, monocatenar. Anticorpii au fost dezvoltați exclusiv într-un mod ingineresc - folosind așa-numitul phage display, atunci când sunt selectate miliarde și miliarde de variante in vitro după principiul specificităţii maxime.

Folosind astfel de anticorpi pe preparatele celulare, autorii au văzut puncte luminoase la capetele cromozomilor - acele locuri în care este prezent G-quadruplex. Și mai interesant este că astfel de puncte au fost găsite și în corpul cromozomilor - unde existența lor nu a fost niciodată demonstrată experimental.

Desigur, au existat dovezi ale prezenței unei astfel de structuri în regiunea de reglare a unor gene asociate cu cancerul. În plus, un număr mare de astfel de puncte (mai mult de 375 de mii) au fost prezise pur și simplu prin analizarea secvenței genomului uman. Cu toate acestea, nimeni nu a reușit încă să efectueze un astfel de studiu la scară largă și experimental în același timp.

Autorii au arătat că distribuția cvadruplexurilor ADN peste genom variază foarte mult în funcție de stadiul ciclului celular. Acest lucru nu este surprinzător din punct de vedere fizic - copierea unui acid nucleic fără a desfășura un astfel de nod este imposibilă. Dar faptul în sine, desigur, indică un anumit rol funcțional al unor astfel de site-uri.

Biffi, G., et al., Nature Chemistry, 2013

Cu toate acestea, este prea devreme să spunem că știm de ce sunt importante cvadruplexurile ADN. Există mai multe modele în care un astfel de ADN este un element de reglementare, dar din nou totul depinde de întrebarea cât de corect este să transferăm cunoștințele obținute „în eprubetă” la ceea ce se întâmplă de fapt în celulă.

Acum, sarcina principală a biologilor moleculari este de a confirma concluziile oamenilor de știință britanici într-un mod independent. La urma urmei, metodele legate de anticorpi sunt cunoscute printre biologi pentru faptul că uneori refuză pur și simplu să lucreze în mâini „străine”.

În ciuda multor experimente de control bine concepute de către britanici, ar fi destul de nechibzuit să se bazeze concluzii prea ample asupra rolului ADN-ului cu patru catene pe un singur studiu. Cel mai bine ar fi să veniți cu o modalitate nouă, independentă de anticorpi, originală de a „prinde” G-quadruplex de pe cromozomii umani. Cel care reușește poate să nu poată revendica același „premiul Nobel”, dar i se garantează un loc în istoria științei.