Учені знайшли дивні генетичні структури в крові людей: про що йдеться

ДНК зазвичай уявляють як подвійну спіраль, однак у живих організмах генетичний матеріал може набувати значно складніших форм. Нове дослідження показало, що своєрідні чотириниткові структури можуть існувати не лише всередині клітин, а й бути присутніми у генетичному матеріалі, який циркулює в плазмі крові.

Як пише sciencealert.com, йдеться про G-квадруплекси, або G4, що формуються за участю гуаніну – однієї з "літер" генетичного коду. Науковці наголошують, що відкриття поки не можна розглядати як готовий медичний тест, але воно може допомогти краще зрозуміти інформацію, яку переносить ДНК у крові.

Що саме знайшли в крові

Коли клітини організму відмирають, у кров потрапляють невеликі фрагменти їхнього генетичного матеріалу. Таку позаклітинну ДНК уже давно досліджують, переважно аналізуючи її послідовність, довжину та походження. Автори нової роботи припустили, що важливим може бути не лише набір генетичних "літер", а й те, якої форми набувають молекули.

Особливу увагу дослідників привернули G-квадруплекси. Такі структури виникають, коли чотири молекули гуаніну об’єднуються у своєрідну плоску конструкцію, а кілька таких елементів можуть накладатися один на одного. У результаті утворюється компактна чотириниткова форма, яка суттєво відрізняється від звичної подвійної спіралі ДНК.

Виявити ці структури безпосередньо в крові було непросто. Дослідники працювали з дуже короткими фрагментами позаклітинного генетичного матеріалу – приблизно по 50 генетичних "літер", частина яких містила достатньо гуаніну для потенційного формування G4. Однак наявність відповідної послідовності ще не доводить, що молекула вже перебувала у згорнутому стані.

Як науковці підтвердили незвичайну форму

Щоб перевірити, чи справді G-квадруплекси існують у плазмі, команда намагалася мінімізувати вплив лабораторних процедур на форму молекул. Генетичний матеріал вилучали без нагрівання та агресивних етапів обробки, які могли б зруйнувати делікатні структури або, навпаки, спричинити їх формування вже після вилучення з крові.

Після цього вчені застосували два незалежні способи виявлення G4. В одному випадку використовували антитіло, здатне розпізнавати ці структури, а в іншому – спеціальну малу молекулу, яка подає сигнал під час приєднання до G-квадруплексу. Обидва методи дали позитивний результат, тоді як генетичний матеріал із послідовністю, нездатною утворити G4, такого сигналу не продемонстрував.

Втім, дослідження має важливе обмеження: наразі вчені не встановили, чи складаються виявлені структури саме з ДНК. Подібної чотириниткової форми може набувати й РНК, а використані методи розпізнають передусім саму структуру, а не молекулу, з якої вона утворилася. Наступним кроком дослідники планують застосувати ферменти, здатні окремо руйнувати ДНК або РНК, а також провести секвенування, щоб визначити походження цих молекул.

Чи може відкриття допомогти в медицині

G-квадруплекси часто зустрічаються в ділянках геному, які беруть участь у регуляції роботи генів. Крім того, підвищену кількість таких структур раніше спостерігали в деяких типах пухлин, тому дослідники допускають, що G4 у крові потенційно можуть містити додаткову інформацію про процеси, які відбуваються в організмі.

Однак говорити про новий аналіз для діагностики раку поки зарано. Метою роботи було насамперед підтвердити, що складені G-квадруплекси взагалі можна виявити в плазмі людини, а не перевірити їхню здатність відрізняти хворих на рак від здорових людей. Для можливого медичного застосування необхідні подальші дослідження за участю ретельно сформованих груп пацієнтів і здорових добровольців.

Наразі також невідомо, які саме тканини організму вивільняють ці структури та чи формуються G-квадруплекси всередині клітин, чи можуть виникати вже після потрапляння генетичного матеріалу в кровотік. Тому відкриття поки має фундаментальне значення: воно показує, що генетичний матеріал у крові може не просто переносити послідовність ДНК або РНК, а й зберігати інформацію у своїй просторовій формі. 

OBOZ.UA пропонує дізнатися більше про ДНК, зокрема, як довго вона зберігається. 

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.