Seltene viersträngige DNA, die erstmals in Aktion gesehen wurde
Zwei dünne Stränge, die spiralförmig miteinander verdrillt sind: Dies ist die ikonische Form des DNA-Moleküls. Aber manchmal kann DNA eine seltene Vierfachhelix bilden, und diese seltsame Struktur kann eine wichtige Rolle spielen.
Über die als G-Quadruplexe bekannte viersträngige DNA ist wenig bekannt, aber Wissenschaftler haben jetzt eine neue Methode entwickelt, um diese seltsamen Moleküle zu erkennen und ihr Verhalten in lebenden Zellen zu beobachten.
In einer neuen Studie, die am 8. Januar in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, beschrieb das Team, wie bestimmte Proteine den Abbau des G-Quadruplex verursachen. In Zukunft könnte ihre Arbeit zur Schaffung neuer Medikamente führen, die viersträngige DNA entführen und deren Aktivität stören.
Es gibt zunehmend Hinweise darauf, dass G-Quadruplexe eine wichtige Rolle bei einer Vielzahl von lebenswichtigen Prozessen und bei einer Vielzahl von Krankheiten spielen, sagt der Studienautor Ben Lewis von der Fakultät für Chemie am Imperial College London in einer Erklärung.
Insgesamt treten G-Quadruplexe laut Aussage in Krebszellen häufiger auf als in gesunden Zellen.
Verschiedene Studien haben das Vorhandensein von viersträngiger DNA mit der schnellen Teilung von Krebszellen in Verbindung gebracht, ein Prozess, der zum Tumorwachstum führt. Daher vermuteten Wissenschaftler, dass das Targeting seltsamer DNA mit Medikamenten diese grassierende Zellteilung verlangsamen oder stoppen könnte. Mehrere Studien unterstützen diese Idee bereits.
Das fehlende Glied sei jedoch die Darstellung dieser Struktur direkt in lebenden Zellen, sagte Lewis. Mit anderen Worten, die Wissenschaftler brauchten einen besseren Weg, um diese DNA-Moleküle in Aktion zu beobachten.
Neue Forschungen füllen das fehlende Wissen aus.
G-Quadruplexe können sich entweder bilden, wenn sich ein einzelnes doppelsträngiges DNA-Molekül von selbst faltet, oder wenn mehrere DNA-Stränge in einer einzigen Nukleinsäure, Guanin, einem der Bausteine der DNA, miteinander verbunden sind.
Um diese bizarre DNA in Zellen zu finden, verwendete das Team eine Chemikalie namens DAOTA-M2, die fluoreszierendes Licht emittiert, wenn sie an G-Quadruplexe bindet. Anstatt nur die Helligkeit des Lichts zu messen, die sich aufgrund der Konzentration der DNA-Moleküle ändert, verfolgte das Team auch, wie lange es glühte.
Durch die Verfolgung, wie lange das Licht eingeschaltet bleibt, konnte das Team sehen, wie verschiedene Moleküle mit viersträngiger DNA in lebenden Zellen interagieren.
Wenn das Molekül an einem DNA-Strang haftet, verdrängt es das leuchtende DAOTA-M2, wodurch das Licht schneller gedimmt wird, als wenn die Chemikalie an Ort und Stelle belassen würde. Mit diesen Techniken identifizierte das Team zwei Proteine, sogenannte Helikasen, die die viersträngigen DNA-Stränge abwickeln und deren Abbau auslösen.
Sie identifizierten auch andere Moleküle, die an DNA binden; Zukünftige Forschungen zu diesen molekularen Wechselwirkungen könnten Wissenschaftlern helfen, Medikamente zu entwickeln, die an DNA binden.
Quellen: Foto: Rekonstruktion des menschlichen DNA-Telomer-Quadruplex. (Thomas Splettstesser / Wikimedia Commons) #