Две тонкие нити, скрученные вместе в спиральную спираль: это знаковая форма молекулы ДНК. Но иногда ДНК может образовывать редкую четверную спираль, и эта странная структура может играть роль в таких заболеваниях, как рак.

Об этих четырехцепочечных ДНК, известных как G-квадруплексы, известно немного, но теперь ученые разработали новый способ обнаружения этих странных молекул и наблюдения за их поведением в живых клетках. В новом исследовании, опубликованном 8 января в журнале Nature Communications, команда описала, как определенные белки вызывают распад G-квадруплекса; в будущем их работа может привести к созданию новых лекарств, которые захватывают четырехспиральную ДНК и нарушают ее активность. Например, лекарственные препараты могут вмешиваться, когда нечетная ДНК способствует росту раковой опухоли.

«Становится все больше свидетельств того, что G-квадруплексы играют важную роль в широком спектре жизненно важных процессов и в целом ряде заболеваний», - говорит автор исследования Бен Льюис с факультета химии Имперского колледжа Лондона.

Согласно заявлению, в целом, G-квадруплексы возникают в раковых клетках гораздо чаще, чем в здоровых клетках. Различные исследования связали наличие четырехцепочечной ДНК с быстрым делением раковых клеток, процессом, который приводит к росту опухоли; поэтому ученые предположили, что нацеливание на странную ДНК с помощью лекарств может замедлить или остановить это необузданное деление клеток. Некоторые исследования уже подтверждают эту идею.

«Но недостающим звеном было отображение этой структуры непосредственно в живых клетках», - сказал Льюис. Другими словами, ученым нужен был лучший способ наблюдать за этими молекулами ДНК в действии. Новое исследование начинает восполнять недостающие знания.

G-квадруплексы могут образовываться либо когда одна двухцепочечная молекула ДНК складывается сама по себе, либо когда несколько цепей ДНК соединяются в одной нуклеиновой кислоте, известной как гуанин, - одном из строительных блоков ДНК. Чтобы обнаружить эту причудливую ДНК в клетках, команда использовала химическое вещество под названием DAOTA-M2, которое излучает флуоресцентный свет, когда связывается с G-квадруплексами. Вместо того, чтобы измерять только яркость света, которая меняется в зависимости от концентрации молекул ДНК, команда также отслеживала, как долго светился свет.

Отслеживание того, как долго сохраняется свет, помогло команде увидеть, как различные молекулы взаимодействуют с четырехцепочечной ДНК в живых клетках. Когда молекула цепляется за нить ДНК, она вытесняет светящийся DAOTA-M2, в результате чего свет гаснет быстрее, чем если бы химическое вещество оставалось на месте. Используя эти методы, команда определила два белка, называемые геликазами, которые раскручивают цепи четырехцепочечной ДНК и запускают процесс их разрушения.

Они также идентифицировали другие молекулы, которые связываются с ДНК; будущие исследования этих молекулярных взаимодействий могут помочь ученым разработать лекарства, которые связываются с ДНК.

«Многие исследователи интересовались потенциалом молекул, связывающих G-квадруплекс, в качестве потенциальных лекарств от таких заболеваний, как рак», - говорится в заявлении Рамона Вилара, профессора медицинской неорганической химии в Imperial. «Наш метод поможет улучшить наше понимание этих потенциальных новых лекарств».

Активность 4-цепочечной ДНК в живых клетках впервые раскрыта