Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде (UCR) создали химический «нос». Если «кусочки» ДНК сложены необычным образом, исследователи узнают об этом. Разработка поможет в изучении болезней. Небольшие изменения в структуре ДНК были связаны с раком груди и другими заболеваниями, но до сих пор их было чрезвычайно трудно обнаружить. Теперь ученые решили эту проблему, создав химический «нос».

«Если последовательность ДНК свернута, это предотвратит транскрипцию гена, связанного с конкретным участком ДНК, — объясняет автор исследования и профессор химии UCR Венван Чжун. — Другими словами, у такого явления есть положительный эффект — за счет подавления гена, способного вызывать рак или развитие опухолей».

И, наоборот, сворачивание ДНК также может иметь негативный эффект.

«Поворот ДНК потенциально может препятствовать производству вирусных белков, чтобы минимизировать иммунный ответ», — добавляет Чжун.

Чтобы понять, как такие повороты ДНК влияют на живые существа, положительно или отрицательно, в первую очередь нужно их найти. Для этих целей ученые UCR использовали (но полностью изменили) концепцию, которая ранее использовалась для определения химических компонентах в винах разных сортов.

Химические вещества в системе предназначены для поиска практически любой молекулы-мишени. Однако обычно такой «нос» не может обнаружить ДНК. Только после того, как ученые добавили нестандартные компоненты в систему, он нашел целевую ДНК.

Новый химический «нос» состоит из трех частей: молекул-хозяев, флуоресцентных молекул-гостей и ДНК-мишени. Когда в ДНК обнаруживаются необычные повороты, флуоресцентные молекулы подсвечиваются, предупреждая ученых об их присутствии в образце.

Иллюстрация системы, реагирующей на обнаружение G-квадруплекса. Предоставлено: Richard Hooley/UCR

ДНК состоит из четырех нуклеиновых кислот: гуанина, аденина, цитозина и тимина. Большую часть времени эти кислоты образуют двойную спиральную структуру, напоминающую лестницу. Богатые гуанином участки иногда поворачиваются по-другому, создавая так называемый G-квадруплекс. Части генома, которые образуют эти квадруплексные структуры, чрезвычайно сложны. При этом они регулируют экспрессию генов и играют ключевую роль в поддержании здоровья клеток. В своей работе исследователи хотели найти один конкретный тип квадруплексов, состоящих из четырех гуанинов. Им это удалось.

В скором времени ученые исследуют, как силы, повреждающие ДНК, влияют на их повороты. Также биологи изучат сворачивание РНК. Структуры рибонуклеиновой кислоты сложнее, чем дезоксирибонуклеиновой. При этом понимание структуры РНК, которая выполняет важные функции в клетке, продвинет человечество в изучении болезней, заключают ученые.