Биологи объяснили распутывание четырехспиральной ДНК

Шведские ученые обнаружили в геноме дрожжей последовательности, образующие стабильные четверные спирали ДНК in vitro, а также определили фермент, раскручивающий эти спирали. Результаты работы опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

Исследователи из Университета Умео выделили ДНК дрожжей Schizosaccharomyces pombe — распространенного модельного организма. В частности, их интересовали богатые гуанином последовательности в теломерах и рибосомальной ДНК (рДНК). Такие последовательности способны образовывать плотно упакованные четырехцепочечные структуры (G4-структуры, или квадруплексы). Они принимают участие в защите теломер и регуляции генов, но в то же время препятствуют репликации ДНК, если остаются нераскрученными.

Нагрев богатые гуанином участки ДНК в буферной среде, ученые с помощью спектроскопии и ряда других биофизических и биохимических методов убедились, что они образуют стабильные квадруплексы, причем в теломерах они формируются преимущественно из одной цепи ДНК, а в рДНК — из разных.

Квадруплекс ДНК

Кроме того, исследователи обнаружили, что с богатыми гуанином участками теломер и рДНК ассоциировано больше хеликазы Pfh1 (фермента, раскручивающего ДНК). Она принадлежит к эволюционно сохранному семейству Pif1, которое присутствует и у человека. Выделенная из дрожжей очищенная хеликаза эффективно раскручивала оба типа квадруплексов in vitro, причем этот эффект сохранялся после обработки G4-структур стабилизирующим веществом Phen-DC₃.

Поскольку богатые гуанином последовательности в теломерах и рДНК схожи у S. pombe и человека, ученые предположили, что человеческая хеликаза Pif1 также раскручивает квадруплексы, предотвращая ошибки репликации.

Как отметила исследователь Назим Сабури (Nasim Sabouri), понимание структуры и функций G4-структур может в будущем привести к созданию связывающихся с ними лекарств. Такими препаратами можно регулировать экспрессию генов, принимающих участие в злокачественном перерождении клеток.

Ранее было показано, что появление большого количества квадруплексов в гене C9orf72 лежит в основе развития бокового амиотрофического склероза (болезни Лу Герига, мотонейронной болезни Шарко) — тяжелого заболевания, которое проявляется мышечной атрофией и прогрессирующим параличом.

Источник: https://nplus1.ru