DNK ne izgleda baš onako kako smo učili u školi: Šta su naučnici otkrili i zašto je to važno
CC0 / Slika generisana veštačkom inteligencijom /
Pratite nas
Uobičajena predstava o izgledu DNK kao dvostruke zavojnice mogla bi da se promeni. Genetski materijal ne zadržava uvek taj poznati oblik, već se pojedini delovi mogu saviti u kompaktne, četvorolančane strukture.
Naučnici su takve neobične oblike ranije uočili unutar ćelija, a sada u novoj studiji tvrde da su ih pronašli i u ljudskoj krvnoj plazmi, piše Science Alert.
Nakon što ćelije u telu odumru, iza sebe ostavljaju male fragmente DNK. Ti fragmenti ulaze u krvotok i sadrže informacije o procesima u organizmu. Naučnici su se dosad usredsredili na analizu samog niza: genetskih slova, dužine svakog fragmenta i dela genoma iz kojeg potiču. Nova preprint studija dostupna na platformi bioRxiv upućuje na to da bi i način na koji je fragment presavijen mogao da bude jednako važan.
Potraga za četvorolančanim strukturama
Istraživači su u genetskom materijalu iz ljudske plazme otkrili četvorolančane strukture poznate kao G-kvadrupleksi ili G4.
„Naša studija, prema našim saznanjima, pruža prvi neposredni biohemijski dokaz da presavijene strukture G-kvadrupleksa postoje u nukleinskim kiselinama iz ljudske plazme”, izjavio je za Science Alert molekularni biolog Robert Henzel-Herč sa Univerziteta u Kelnu.
Struktura G4 nastaje kada se četiri kopije genetskog slova gvanina povežu u kvadrat. Više takvih kvadrata može da se naslaže jedan na drugi i tako formira kompaktnu strukturu koja se značajno razlikuje od dvostruke zavojnice.
Istraživanje je podstakla pojava neobičnih, ultrakratkih fragmenata vanćelijske DNK. S dužinom od samo pedesetak genetskih slova, ti su pojedinačni lanci bili premali da bi ih uhvatile standardne metode filtriranja.
Ipak, važno je naglasiti da ovo još nije novi test za rak. Svrha studije bila je da potvrdi postojanje presavijenih G4 struktura u plazmi, a ne da uporedi uzorke pacijenata i zdravih pojedinaca.
CC0 / Slika generisana veštačkom inteligencijom /
Neki od tih fragmenata imali su dovoljno gvanina za formiranje G4 struktura, a tu su mogućnost potvrdile i računarske analize. Međutim, teorijska mogućnost formiranja strukture nije dokaz da ona zaista postoji u presavijenom obliku. Naučni tim morao je da pronađe te strukture u ljudskoj krvi dok su još bile presavijene.
Metoda detekcije
Zadatak se pokazao složenim. Standardni postupci ekstrakcije DNK iz plazme mogli su da unište osetljive strukture ili da podstaknu njihovo naknadno formiranje tokom eksperimenta. Da su se G4 strukture pojavile tek na kraju procesa, istraživači ne bi mogli da znaju da li su postojale u krvotoku ili su nastale u laboratoriji.
Tim je stoga primenio nežniju metodu. Genetski materijal prikupili su neposredno iz plazme, bez zagrevanja i drugih koraka ekstrakcije koji bi mogli da naruše njegov oblik. Zatim su upotrebili dva nezavisna detektora: antitelo koje prepoznaje G4 strukture i malu molekulu koja svetli kada se veže za njih. Oba detektora zabeležila su pozitivan signal.
Kao kontrolu, testirali su i genetski niz koji se ne može presaviti u G4 oblik, a on nije proizveo signal. Konačnu proveru napravili su tako što su oba detektorska agensa istovremeno primenili na uzorak. Svaki je smanjio signal onog drugog, što je potvrdilo da se oba vežu za iste presavijene G4 strukture, a ne nasumično za bilo koji materijal.
Nova pitanja i značaj za dijagnostiku
„Struktura predstavlja dodatni sloj informacija, pa i biologije, koji se ne može iščitati samo iz sekvenciranja”, rekao je Henzel-Herč
Ipak, ovo je otkriće otvorilo i nova pitanja. Iako je istraživanje započelo proučavanjem ultrakratke DNK, eksperiment nije mogao da utvrdi da li su uočeni G4 oblici nastali od DNK ili RNK molekula. RNK se takođe može saviti u isti četvorolančani oblik, a detektori prepoznaju samu strukturu, nezavisno od molekule od koje je sačinjena. Hänsel-Hertsch je to opisao kao „stvarno ograničenje” studije.
Nakon što ćelije u telu odumru, iza sebe ostavljaju male fragmente DNK. Ti fragmenti ulaze u krvotok i sadrže informacije o procesima u organizmu.
CC0 / Slika generisana veštačkom inteligencijom /
Jedan od sledećih koraka biće obrada prikupljenog materijala enzimima koji razgrađuju ili DNK ili RNK, nakon čega će se testiranje ponoviti. Sekvenciranje preostalih presavijenih molekula moglo bi da otkrije njihov tačan identitet i poreklo u genomu. Naučnici takođe još ne znaju koja su tkiva oslobodila te strukture, kao ni da li su se one presavile unutar ćelija ili tek nakon ulaska u krvotok.
Strukture G4 često se pojavljuju u delovima genoma koji regulišu aktivnost gena, a njihove povišene razine zabeležene su kod nekoliko vrsta tumora. To upućuje na mogućnost da bi G4 strukture u krvi jednog dana mogle da pruže informacije o raku koje se ne mogu dobiti samo analizom genetskog niza.
Ipak, važno je naglasiti da ovo još nije novi test za rak. Svrha studije bila je da potvrdi postojanje presavijenih G4 struktura u plazmi, a ne da uporedi uzorke pacijenata i zdravih pojedinaca.
Pre bilo kakve dijagnostičke primene, istraživači moraju da identifikuju molekule i izmere njihovu količinu u precizno definisanim grupama pacijenata i zdravih dobrovoljaca. Tek tada će se moći utvrditi da li bolest menja broj, poreklo ili obrazac ovih presavijenih struktura na način koji bi bio koristan za dijagnostiku.
Pogledajte i:
