Neue genetische Variante: 4-Stranded DNA lauert in menschlichen Zellen

Sechzig Jahre nach Wissenschaftler den chemischen Code des Lebens beschrieben – eine Verflechtung Doppelhelix genannt DNA-Forscher fanden vier-Stranded DNA lauert auch in menschlichen Zellen.

Die seltsamen Strukturen werden G-Quadruplexe genannt, weil sie in Regionen der Desoxyribonukleinsäure (DNA) bilden, die voll von Guanin, eines DNA-Moleküls der vier Bausteine, wobei die anderen Adenin, Cytosin, Thymin. Die Struktur besteht aus vier Guanines, die durch eine Art von Wasserstoff-Bindung zu bilden eine Art squarelike Form zusammengehalten. (Das DNA-Molekül ist selbst ein Doppelstrang zusammen mit diesen Bausteinen gehalten und zusammen wie eine Spirale gewickelt).

Die neue Visualisierung von G-Quadruplex ist diese Woche in der Zeitschrift Nature Chemistry detailliert.

"Ich denke, dieses Papier ist wichtig zeigen direkt die Existenz dieser Struktur in vivo im menschlichen Genom, aber es ist nicht völlig unerwartet,", sagte Hans-Joachim Lipps, von der Universität Witten in Deutschland, die nicht an der Studie beteiligt war. [Siehe Bilder 4-Stranded DNA]

Wissenschaftler hatten in der Vergangenheit gezeigt, die solche Quadruplex DNA könnte Form in den Reagenzgläsern und hatte sogar in den Zellen der Nasenfunktion Protozoen oder einzelnen-celled Organismen mit hairlike Anhängseln gefunden wurden. Auch gab es Hinweise auf seine Existenz in den menschlichen Zellen, obwohl keine direkten Beweise, sagte Lipps.

Aber Wissenschaftler noch nicht konkrete Anhaltspunkte für ihre Existenz im menschlichen Genom. In der neuen Studie gestaltete Forscher, darunter Chemiker Shankar Balasubramanian, von der University of Cambridge und Cambridge Research Institute, Antikörper Proteine speziell für diese Art von DNA. Die Proteine waren gekennzeichnet mit einem fluoreszierenden chemischen, also wenn sie auf Bereiche im menschlichen Genom verpackt mit G-Quadruplexe angeschlossen, sie beleuchtet.

Als nächstes inkubiert sie die Antikörper mit menschlichen Zellen im Labor zu finden, dass diese Strukturen tendenziell in den Genen von Zellen, die sich schnell teilenden waren, eine verräterische Funktion von Krebszellen auftreten. Sie fanden auch eine Spitze in Quadruplexe während der s-Phase des Zellzyklus oder die Phase wenn DNA repliziert, kurz bevor die Zelle teilt.

Als solche denken die Forscher vier-Stranded DNA ein Ziel für die personalisierte Medizin in der Zukunft könnte. Wenn sie diese ungeraden Enten vielleicht blockieren könnten konnte sie die schnelle Zellteilung von Krebszellen stoppen.

"Wir sehen Zusammenhänge zwischen Überfüllung der Quadruplexe mit Molekülen und die Fähigkeit, Zellen teilen, die ungeheuer spannend," sagte Balasubramanian in einer Erklärung.

Die Feststellung "sicherlich eine technische (nicht wissenschaftlich) Durchbruch bei der Gestaltung von Antikörpern empfindlich genug, um diese Struktur in vivo im menschlichen Genom zu demonstrieren", schrieb Lipps.

Lipps und seine Kollegen hatten zuvor vorgeschlagen, diese Strukturen zu grundlegende biologischen Mechanismen, wie z. B. die Replikation der DNA regulieren.

"Was mich persönlich sehr glücklich über diese Arbeit macht, ist, dass es zeigt wieder, dass zuerst in ciliated Protozoen beschriebene Mechanismen auch für andere Organismen bis zu Menschen, was die Stärke von diesem Modellorganismus gelten" schrieb, dass Lipps schrieb.

Das Team hat noch mehrere Fragen zu Quadruplexe, z. B. wie die Strukturen arbeiten. "Ein Gedanke ist, dass diese Quadruplex Strukturen während der DNA-Replikation ein wenig lästig sein könnte – wie Knoten oder Verwicklungen, die sich bilden," sagte Balasubramanian.

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