ADN-ul Peter-Helix rar detectat în celulele umane vii cu căutători îngropați

Structura unui ADN cu patru spirale. Credit: Imperial College London

Noile sonde permit oamenilor de știință să vadă patru straturi ADN interacționează cu moleculele din interiorul celulelor umane vii, dezvăluind rolul său în procesele celulare.

ADN-ul formează de obicei forma clasică cu dublă helică a două fire înfășurate una în jurul celeilalte. Deși ADN-ul poate forma unele forme mai exotice în eprubete, puțin se vede în celulele vii reale.

„G-quadruplexele joacă un rol important într-o mare varietate de procese critice pentru viață și într-o serie de boli, dar veriga lipsă a fost reprezentarea directă a acestei structuri în celulele vii.” – Ben Lewis

Cu toate acestea, ADN-ul cu patru cateni, numit G-quadruplex, sa descoperit recent că se formează în mod natural în celulele umane. Acum, în noile cercetări publicate în Comunicarea naturii, echipa condusă Colegiul Imperial din Londra oamenii de știință au creat noi sonde care pot vedea cum interacționează G-quadruplexele cu alte molecule din interiorul celulelor vii.

G-quadruplexele se găsesc la concentrații mai mari în celulele canceroase, deci se crede că joacă un rol în boală. Sondele dezvăluie modul în care G-quadruplexele sunt „nefondate” de anumite proteine ​​și pot ajuta, de asemenea, la identificarea moleculelor legate de G-quadruplex, ducând la potențiale noi ținte medicamentoase care le pot afecta activitatea. .

Acul in carul cu fan

Unul dintre principalii autori, Ben Lewis, de la Departamentul de Chimie de la Imperial, a declarat: „O formă diferită de ADN va avea un impact imens asupra tuturor proceselor care îl implică – cum ar fi citirea, copierea sau exprimarea informațiilor genetice.

„Au existat dovezi din ce în ce mai mari că G-quadruplexele joacă un rol important într-o gamă largă de procese critice pentru viață și într-o serie de boli, dar veriga lipsă a vizualizat direct această structură în celule vii. “

G-quadruplexele sunt rare în interiorul celulelor, ceea ce face dificil de găsit în mod specific tehnicile standard pentru detectarea unor astfel de molecule. Ben Lewis descrie problema ca „ca și cum ai găsi un ac într-un fân, dar acul este, de asemenea, făcut din fân”.

Pentru a rezolva problema, cercetătorii din grupurile lui Vilar și Kuimova din Departamentul de Chimie de la Imperial s-au alăturat grupului Vannier al Institutului de Științe Medicale din Londra al Consiliului de Cercetări Medicale.

Harta fluorescenței ADN-ului nuclear

Harta de microscopie cu fluorescență pe viață a ADN-ului nuclear din celulele vii colorate cu noua sondă. Culorile reprezintă durata de viață a fluorescenței cuprinsă între 9 (roșu) și 13 (albastru) nanosecunde. Credit: Imperial College London

Au folosit o sondă chimică numită DAOTA-M2, care fluorescă (luminează) în prezența G-quadruplexelor, dar în loc să monitorizeze luminozitatea fluorescenței, au monitorizat cât durează această fluorescență. Acest semnal nu depinde de concentrația sondei sau de G-quadruplexele, ceea ce înseamnă că poate fi utilizat pentru a vizualiza aceste molecule rare fără discriminare.

Dr. Marina Kuimova, de la Departamentul de Chimie de la Imperial: „Prin aplicarea acestei abordări mai sofisticate putem elimina dificultățile care au împiedicat dezvoltarea de sonde de încredere pentru această structură ADN”.

Uită-te direct la celulele vii

Echipa și-a folosit sondele pentru a studia interacțiunea G-quadruplexelor cu două proteine ​​helicază – molecule care „desfac” structurile ADN. Ei au arătat că, dacă aceste proteine ​​helicază ar fi îndepărtate, ar fi prezente mai multe G-quadruplexe, demonstrând că helicazele joacă un rol în demontare și, astfel, descompun G-quadruplexele.

Mulți cercetători sunt interesați de potențialul moleculelor de legare a G-quadruplex ca potențiale medicamente pentru boli precum cancerul. Abordarea noastră ne va ajuta să ne dezvoltăm înțelegerea acestor potențiale medicamente noi. “- Profesorul Ramon Vilar

Dr. Jean-Baptiste Vannier, de la MRC London Institute of Medical Sciences și Imperial Institute of Clinical Sciences: „În trecut trebuia să ne bazăm pe analizarea semnelor indirecte ale efectului acestor heliceze, dar acum ne uităm la direct în interiorul celulelor vii. ”

De asemenea, au explorat capacitatea altor molecule de a interacționa cu G-quadruplexele din celulele vii. Dacă o moleculă introdusă într-o celulă se leagă de această structură ADN, aceasta va deplasa sonda DAOTA-M2 și îi va reduce durata de viață, adică cât durează fluorescența.

Acest lucru permite studierea interacțiunilor în interiorul nucleelor ​​de celule vii și înțelegerea mai multor molecule, cum ar fi cele care nu sunt fluorescente și nu pot fi văzute la microscop.

Profesorul Ramon Vilar, de la Departamentul de Chimie de la Imperial, a explicat: „Mulți cercetători sunt interesați de potențialul moleculelor de legare a G-quadruplex ca potențiale medicamente pentru boli precum cancerul. Abordarea noastră ne va ajuta să ne dezvoltăm înțelegerea acestor potențiale medicamente noi. “

Peter Summers, un alt autor principal al Departamentului de Chimie de la Imperial, a declarat: „Acest proiect a fost o mare oportunitate de a lucra la intersecția dintre chimie, biologie și fizică. Nu ar fi fost posibil fără expertiza și relația de lucru strânsă a celor trei grupuri de cercetare. ”

Cele trei grupuri intenționează să continue să lucreze împreună pentru a îmbunătăți proprietățile sondei lor și pentru a explora noi probleme biologice și pentru a lumina mai mult rolurile pe care G-quadruplexele le joacă în interiorul celulelor noastre vii. Cercetarea a fost finanțată de Fondul Imperial pentru Excelență pentru Cercetarea Frontierelor.

Referință: „Imagistica dinamicii ADN G-quadruplex în celulele vii prin microscopie imagistică fluorescentă pe viață” de Peter A. Summers, Benjamin W. Lewis, Jorge Gonzalez-Garcia, Rosa M. Porreca, Aaron HM Lim, Paolo Cadinu, Nerea Martin-Pintado , David J. Mann, Joshua B. Edel, Jean Baptiste Vannier, Marina K. Kuimova și Ramon Vilar, 8 ianuarie 2021, Comunicarea naturii.
DOI: 10.1038 / a41467-020-20414-7

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

„Fantomele fungice” protejează pielea, țesăturile de toxine, radiații

Fantomele fungice sunt create prin cioplirea materialului biologic din celulele fungice. Credit: Laboratorul Nathan Gianneschi / Universitatea Northwestern Inspirată de ciupercă, noua formă de...

Rezolvarea misterului genetic din centrul epidemiei COVID-19

Această imagine cu microscop electronic cu scanare arată barza-covy-2 care se ridică de la suprafața celulelor cultivate (albastru / roz) în laborator 2 credite:...

Realizarea de materiale 2D pentru o rotire

Ilustrarea conceptului de artă computerizată Spintronic. Oamenii de știință de la Universitatea Tsukuba și Institutul de Fizică la Înaltă Presiune creează un nou tranzistor de...

Doi astronauți. Două zile senine. Două perspective minunate.

23 mai 2012 Doi astronauți. Două zile senine. Două priveliști minunate în jurul acoperișului lumii. Astronauții de la Stația Spațială Internațională (ISS) au făcut...

Factor cheie identificat care face ca viermii să se simtă plini – Un factor similar poate gestiona sentimentele de completitudine la oameni

SKN-1B marcat cu GFP poate fi văzut în doi neuroni capi chimio-senzoriali. SKN-1B acționează în acești neuroni pentru a simți alimentele și pentru...

Newsletter

Subscribe to stay updated.