Μυστηριώδεις τετραπλές έλικες DNA απεικονίστηκαν για πρώτη φορά σε κύτταρα

Η διπλή έλικα του DNA ίσως είναι το πιο γνώριμο μόριο του κόσμου. Υπάρχει όμως μια παραλλαγή με τέσσερις έλικες, ένα σπάνιο μόριο που εμφανίζεται συχνότερα στα καρκινικά κύτταρα.

Μελέτη που δημοσιεύεται στο Nature Communications απαθανατίζει για πρώτη φορά τετραπλές έλικες DNA σε ζωντανά ανθρώπινα κύτταρα, και ταυτόχρονα προσφέρει ένα νέο εργαλείο για τη μελέτη του ασυνήθιστου μορίου.

Το DNA αποτελείται συνήθως από δύο αλυσίδες χημικών βάσεων που ενώνονται κατά μήκος και συστρέφονται σε έλικα. Σε εργαστηριακές συνθήκες είναι δυνατόν να παραχθούν μόρια DNA σε άλλα, πιο εξωτικά σχήματα, τα οποία όμως ουδέποτε έχουν ανιχνευθεί σε ζωντανά κύτταρα.

Τα μόρια τετραπλής έλικας, γνωστά και ως G4, είναι ίσως η σημαντικότερη εξαίρεση, καθώς έχει διαπιστωθεί ότι σχηματίζονται με φυσικό τρόπο στα κύτταρα των ανθρώπων και άλλων ειδών.

H δομή μιας τετραπλής έλικας DNA σε εικόνα του Imperial College

Τα G4 εντοπίζονται συχνά στα καρκινικά κύτταρα, μια διαπίστωση που δημιουργεί υποψίες ότι εμπλέκονται στον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό των κυττάρων. Είναι όμως πιθανό ότι οι τετραπλές αλυσίδες παίζουν κι άλλους ρόλους στα κύτταρα, όπως το να ρυθμίζουν την έκφραση των γονιδίων.

«Η αλλαγή του σχήματος του DNA έχει τεράστιες συνέπειες για βιολογικές διαδικασίες όπως η ανάγνωση, η αντιγραφή και η έκφραση της γενετικής πληροφορίας» λέει ο Μπεν Λιούις, μέλος της ερευνητικής ομάδας στο Imperial College του Λονδίνου.

«Αν και υπάρχουν ενδείξεις ότι τα G4 παίζουν σημαντικό ρόλο σε ένα μεγάλο εύρος ζωτικών διαδικασιών, αυτό που έλειπε ήταν η δυνατότητα άμεσης απεικόνισης αυτών των δομών σε ζωντανά κύτταρα».

Τα μόρια G4 είναι σπάνια και είναι δύσκολο να τα ξεχωρίσει κανείς από τις συνηθισμένες διπλές έλικες. Ο Λιούς παρομοιάζει το πρόβλημα με το «να ψάχνεις μια βελόνα στα άχυρα, μόνο που σε αυτή την περίπτωση η βελόνα είναι κι αυτή φτιαγμένη από άχυρο».

Τη λύση έδωσε ένας χημικός ανιχνευτής με την ονομασία DAOTA-M2, ο οποίος φθορίζει (εκπέμπει φως) όταν συνδεθεί με τα G4.

Ο ανιχνευτής αφενός επέτρεψε την άμεση απεικόνιση των G4, αφετέρου άνοιξε το δρόμο για τη μελέτη της αλληλεπίδρασης ανάμεσα στα G4 και τις «ελικάσες», μόρια που ξετυλίγουν τις έλικες του DNA προκειμένου να διαβαστούν οι πληροφορίες των γονιδίων. Τα πειράματα έδειξαν ότι η αφαίρεση αυτών των μορίων οδηγεί σε αύξηση των G4, ένδειξη ότι οι ελικάσες με κάποιο τρόπο αποδομούν τις τετραπλές έλικες.

Η μελέτη σίγουρα δεν λύνει το μυστήριο της τετραπλής έλικας, προσφέρει όμως ένα ερευνητικό εργαλείο για τη μελέτη της: ο χημικός ανιχνευτής DAOTA-M2 εκτοπίζεται και παύει θα φθορίζει όταν το G4 συνδεθεί με κάποιο άλλο μόριο, κάτι που σημαίνει ότι είναι πλέον δυνατό να μελετηθούν οι αλληλεπιδράσεις της τετραπλής έλικας με άλλα συστατικά του κυττάρου.

Οι μελέτες στο Imperial College συνεχίζονται για την τελειοποίηση της τεχνικής, λένε οι ερευνητές.