Innowacyjne badanie pt DNAUkryte struktury mogą otworzyć nowe podejście do leczenia i diagnozowania chorób, w tym raka.
Naukowcy z Instytutu Garvan zaprezentowali pierwszą kompleksową mapę ponad 50 000 motywów i w ludzkim genomie, struktur różniących się od klasycznej podwójnej helisy, które mogą odgrywać kluczową rolę w regulacji genów i chorobach. Odkrycia te podkreślają potencjał i-motif w opracowywaniu nowych terapii, szczególnie w zakresie ukierunkowania genów związanych z nowotworami.
Odkrywanie tajemnic i-Motifów DNA
DNA jest dobrze znane ze swojego kształtu podwójnej helisy. Naukowcy z Garvan Institute of Medical Research odkryli jednak, że ludzki genom zawiera także ponad 50 000 niezwykłych, przypominających węzły struktur DNA zwanych i-motifami.
Opublikowano dzisiaj (29 sierpnia) w Dziennik EMBO to pierwsza kompleksowa mapa tych unikalnych struktur DNA, rzucająca światło na ich potencjalną rolę w regulacji genów związanych z chorobą.
W przełomowym badaniu z 2018 r. naukowcy z firmy Garvan jako pierwsi to zrobili bezpośrednio wizualizuj motywy i wewnątrz żywych ludzkich komórek przy użyciu nowego opracowanego przez siebie narzędzia w postaci przeciwciał do rozpoznawania i-motifów i łączenia się z nimi. Obecne badania opierają się na tych odkryciach i wykorzystują to przeciwciało do identyfikacji lokalizacji i-motif w całym genomie.
„W tym badaniu zmapowaliśmy ponad 50 000 miejsc i-motif w ludzkim genomie, które występują we wszystkich trzech zbadanych przez nas typach komórek” – mówi starszy autor, profesor Daniel Christ, kierownik Laboratorium Terapii Przeciwciałami i dyrektor Centrum ds. Terapia Ukierunkowana w Garvan. „To niezwykle wysoka liczba jak na strukturę DNA, której istnienie w komórkach kiedyś uważano za kontrowersyjne. Nasze odkrycia potwierdzają, że motywy i to nie tylko ciekawostki laboratoryjne, ale szeroko rozpowszechnione i prawdopodobnie odgrywają kluczową rolę w funkcjonowaniu genomu”.
Kluczowe role i-Motifs w regulacji genów
Motywy I to struktury DNA różniące się od kultowego kształtu podwójnej helisy. Tworzą się, gdy odcinki liter cytozyny na tej samej nici DNA łączą się ze sobą, tworząc czteroniciową, skręconą strukturę wystającą z podwójnej helisy.
Animacja przypominającej węzeł struktury i-motif DNA, którą zespół zmapował w 50 000 miejscach ludzkiego genomu, skupionych w kluczowych obszarach funkcjonalnych, w tym regionach kontrolujących aktywność genów. Źródło: Cristian David Pena Martinez / Instytut Garvana
Naukowcy odkryli, że motywy i nie są losowo rozproszone, ale skoncentrowane w kluczowych obszarach funkcjonalnych genomu, w tym w regionach kontrolujących aktywność genów.
„Odkryliśmy, że motywy i są powiązane z genami, które są bardzo aktywne w określonych momentach cyklu komórkowego. Sugeruje to, że odgrywają one dynamiczną rolę w regulowaniu aktywności genów” – mówi Cristian David Peña Martinez, pracownik naukowy w Antibody Therapeutics Lab i pierwszy autor badania.
„Odkryliśmy również, że motywy i tworzą się na przykład w regionie promotora onkogenów MYC onkogen, który koduje jeden z najbardziej znanych celów nowotworu, którego nie da się wyleczyć. Stanowi to ekscytującą możliwość namierzenia genów związanych z chorobą poprzez strukturę i-motif” – mówi.
Potencjał terapeutyczny i-Motifów
„Powszechna obecność motywów i w pobliżu sekwencji „świętego Graala” zaangażowanych w trudne do leczenia nowotwory otwiera nowe możliwości dla nowych podejść diagnostycznych i terapeutycznych. Być może uda się zaprojektować leki ukierunkowane na i-motywy, aby wpłynąć na ekspresję genów, co mogłoby poszerzyć obecne możliwości leczenia” – mówi profesor nadzwyczajna Sarah Kummerfeld, dyrektor naukowy w firmie Garvan i współautorka badania.
Profesor Christ dodaje, że mapowanie i-motif było możliwe wyłącznie dzięki wiodącej na świecie wiedzy specjalistycznej Garvana w zakresie opracowywania przeciwciał i genomiki. „To badanie jest przykładem tego, jak badania podstawowe i innowacje technologiczne mogą połączyć się, aby dokonać odkryć zmieniających paradygmat” – mówi.
Odniesienie: „Ludzkie genomowe DNA jest szeroko przeplatane strukturami i-motif” 29 sierpnia 2024 r., Dziennik EMBO.
DOI: 10.1038/s44318-024-00210-5
Profesor Daniel Christ jest profesorem łączonym w Szkole Klinicznej St Vincent’s na Wydziale Medycyny i Zdrowia UNSW Sydney. Profesor nadzwyczajny Sarah Kummerfeld jest profesorem nadzwyczajnym w St Vincent’s Clinical School na Wydziale Medycyny i Zdrowia UNSW Sydney.
Badania te były finansowane ze środków Krajowej Rady ds. Zdrowia i Badań Medycznych.
