Ученые обнаружили необычные генетические структуры в крови людей: о чем идет речь

ДНК обычно представляют в виде двойной спирали, однако в живых организмах генетический материал может принимать гораздо более сложные формы. Новое исследование показало, что своеобразные четырех-цепочечные структуры могут существовать не только внутри клеток, но и присутствовать в генетическом материале, циркулирующем в плазме крови.

Как пишет sciencealert.com, речь идет о G-квадруплексах, или G4, которые формируются с участием гуанина – одной из "букв" генетического кода. Ученые подчеркивают, что это открытие пока нельзя рассматривать как готовый медицинский тест, но оно может помочь лучше понять информацию, которую несет ДНК в крови.

Что именно нашли в крови

Когда клетки организма отмирают, в кровь попадают небольшие фрагменты их генетического материала. Такую внеклеточную ДНК уже давно исследуют, в основном анализируя ее последовательность, длину и происхождение. Авторы новой работы предположили, что важным может быть не только набор генетических "букв", но и то, какую форму принимают молекулы.

Особое внимание исследователей привлекли G-квадруплексы. Такие структуры возникают, когда четыре молекулы гуанина объединяются в своеобразную плоскую конструкцию, а несколько таких элементов могут накладываться друг на друга. В результате образуется компактная четырех-цепочечная форма, которая существенно отличается от привычной двойной спирали ДНК.

Обнаружить эти структуры непосредственно в крови было непросто. Исследователи работали с очень короткими фрагментами внеклеточного генетического материала – примерно по 50 генетических "букв", часть которых содержала достаточно гуанина для потенциального образования G4. Однако наличие соответствующей последовательности еще не доказывает, что молекула уже находилась в свернутом состоянии.

Как ученые подтвердили необычную форму

Чтобы проверить, действительно ли G-квадруплексы существуют в плазме, команда пыталась минимизировать влияние лабораторных процедур на форму молекул. Генетический материал извлекали без нагрева и агрессивных этапов обработки, которые могли бы разрушить деликатные структуры или, наоборот, вызвать их образование уже после извлечения из крови.

После этого ученые применили два независимых метода обнаружения G4. В одном случае использовали антитело, способное распознавать эти структуры, а в другом – специальную малую молекулу, которая подаёт сигнал при присоединении к G-квадруплексу. Оба метода дали положительный результат, тогда как генетический материал с последовательностью, неспособной образовать G4, такого сигнала не продемонстрировал.

Впрочем, у исследования есть важное ограничение: пока ученые не установили, состоят ли обнаруженные структуры именно из ДНК. Подобную четырех-цепочечную форму может принимать и РНК, а использованные методы распознают прежде всего саму структуру, а не молекулу, из которой она образовалась. Следующим шагом исследователи планируют применить ферменты, способные отдельно разрушать ДНК или РНК, а также провести секвенирование, чтобы определить происхождение этих молекул.

Может ли это открытие помочь в медицине

G-квадруплексы часто встречаются в участках генома, участвующих в регуляции работы генов. Кроме того, повышенное количество таких структур ранее наблюдалось в некоторых типах опухолей, поэтому исследователи допускают, что G4 в крови потенциально могут содержать дополнительную информацию о процессах, происходящих в организме.

Однако говорить о новом анализе для диагностики рака пока рано. Целью работы было прежде всего подтвердить, что сложные G-квадруплексы вообще можно обнаружить в плазме человека, а не проверить их способность отличать больных раком от здоровых людей. Для возможного медицинского применения необходимы дальнейшие исследования с участием тщательно сформированных групп пациентов и здоровых добровольцев.

На данный момент также неизвестно, какие именно ткани организма выделяют эти структуры и формируются ли G-квадруплексы внутри клеток или могут возникать уже после попадания генетического материала в кровоток. Поэтому открытие пока имеет фундаментальное значение: оно показывает, что генетический материал в крови может не просто переносить последовательность ДНК или РНК, но и сохранять информацию в своей пространственной форме.

OBOZ.UA предлагает узнать больше о ДНК, в частности, как долго она сохраняется.

Подписывайтесь на каналы OBOZ.UA в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.