ДНК не изгледа баш онако како смо учили у школи: Шта су научници открили и зашто је то важно
CC0 / Слика генерисана вештачком интелигенцијом /
Пратите нас
Уобичајена представа о изгледу ДНК као двоструке завојнице могла би да се промени. Генетски материјал не задржава увек тај познати облик, већ се поједини делови могу савити у компактне, четвороланчане структуре.
Научници су такве необичне облике раније уочили унутар ћелија, а сада у новој студији тврде да су их пронашли и у људској крвној плазми, пише Science Alert.
Након што ћелије у телу одумру, иза себе остављају мале фрагменте ДНК. Ти фрагменти улазе у крвоток и садрже информације о процесима у организму. Научници су се досад усредсредили на анализу самог низа: генетских слова, дужине сваког фрагмента и дела генома из којег потичу. Нова препринт студија доступна на платформи bioRxiv упућује на то да би и начин на који је фрагмент пресавијен могао да буде једнако важан.
Потрага за четвороланчаним структурама
Истраживачи су у генетском материјалу из људске плазме открили четвороланчане структуре познате као G-квадруплекси или G4.
„Наша студија, према нашим сазнањима, пружа први непосредни биохемијски доказ да пресавијене структуре G-квадруплекса постоје у нуклеинским киселинама из људске плазме”, изјавио је за Science Alert молекуларни биолог Роберт Хензел-Херч са Универзитета у Келну.
Структура G4 настаје када се четири копије генетског слова гванина повежу у квадрат. Више таквих квадрата може да се наслаже један на други и тако формира компактну структуру која се значајно разликује од двоструке завојнице.
Истраживање је подстакла појава необичних, ултракратких фрагмената ванћелијске ДНК. С дужином од само педесетак генетских слова, ти су појединачни ланци били премали да би их ухватиле стандардне методе филтрирања.
Ипак, важно је нагласити да ово још није нови тест за рак. Сврха студије била је да потврди постојање пресавијених G4 структура у плазми, а не да упореди узорке пацијената и здравих појединаца.
CC0 / Слика генерисана вештачком интелигенцијом /
Неки од тих фрагмената имали су довољно гванина за формирање G4 структура, а ту су могућност потврдиле и рачунарске анализе. Међутим, теоријска могућност формирања структуре није доказ да она заиста постоји у пресавијеном облику. Научни тим морао је да пронађе те структуре у људској крви док су још биле пресавијене.
Метода детекције
Задатак се показао сложеним. Стандардни поступци екстракције ДНК из плазме могли су да униште осетљиве структуре или да подстакну њихово накнадно формирање током експеримента. Да су се G4 структуре појавиле тек на крају процеса, истраживачи не би могли да знају да ли су постојале у крвотоку или су настале у лабораторији.
Тим је стога применио нежнију методу. Генетски материјал прикупили су непосредно из плазме, без загревања и других корака екстракције који би могли да наруше његов облик. Затим су употребили два независна детектора: антитело које препознаје G4 структуре и малу молекулу која светли када се веже за њих. Оба детектора забележила су позитиван сигнал.
Као контролу, тестирали су и генетски низ који се не може пресавити у G4 облик, а он није произвео сигнал. Коначну проверу направили су тако што су оба детекторска агенса истовремено применили на узорак. Сваки је смањио сигнал оног другог, што је потврдило да се оба вежу за исте пресавијене G4 структуре, а не насумично за било који материјал.
Нова питања и значај за дијагностику
„Структура представља додатни слој информација, па и биологије, који се не може ишчитати само из секвенцирања”, рекао је Хензел-Херч
Ипак, ово је откриће отворило и нова питања. Иако је истраживање започело проучавањем ултракратке ДНК, експеримент није могао да утврди да ли су уочени G4 облици настали од ДНК или РНК молекула. РНК се такође може савити у исти четвороланчани облик, а детектори препознају саму структуру, независно од молекуле од које је сачињена. Hänsel-Hertsch је то описао као „стварно ограничење” студије.
Након што ћелије у телу одумру, иза себе остављају мале фрагменте ДНК. Ти фрагменти улазе у крвоток и садрже информације о процесима у организму.
CC0 / Слика генерисана вештачком интелигенцијом /
Један од следећих корака биће обрада прикупљеног материјала ензимима који разграђују или ДНК или РНК, након чега ће се тестирање поновити. Секвенцирање преосталих пресавијених молекула могло би да открије њихов тачан идентитет и порекло у геному. Научници такође још не знају која су ткива ослободила те структуре, као ни да ли су се оне пресавиле унутар ћелија или тек након уласка у крвоток.
Структуре G4 често се појављују у деловима генома који регулишу активност гена, а њихове повишене разине забележене су код неколико врста тумора. То упућује на могућност да би G4 структуре у крви једног дана могле да пруже информације о раку које се не могу добити само анализом генетског низа.
Ипак, важно је нагласити да ово још није нови тест за рак. Сврха студије била је да потврди постојање пресавијених G4 структура у плазми, а не да упореди узорке пацијената и здравих појединаца.
Пре било какве дијагностичке примене, истраживачи морају да идентификују молекуле и измере њихову количину у прецизно дефинисаним групама пацијената и здравих добровољаца. Тек тада ће се моћи утврдити да ли болест мења број, порекло или образац ових пресавијених структура на начин који би био користан за дијагностику.
Погледајте и:
