Rekonstruktion des menschlichen Telomer-DNA-Quadruplexes. (Thomas Splettstoesser/Wikimedia Commons) 
Zwei dünne Stränge, die zu einer spiralförmigen Helix zusammengewickelt sind: Dies ist die ikonische Form eines DNA-Moleküls. Aber manchmal kann die DNA eine seltene Vierfachhelix bilden, und diese seltsame Struktur kann bei Krankheiten wie … eine Rolle spielen Krebs .
Über diese Vierstränge ist nicht viel bekannt DNA , bekannt als G-Quadruplexe – aber jetzt haben Wissenschaftler eine neue Methode entwickelt, um diese seltsamen Moleküle zu erkennen und zu beobachten, wie sie sich in lebenden Zellen verhalten.
In einer neuen Studie, veröffentlicht am 8. Januar in der Zeitschrift Naturkommunikation Das Team beschrieb, wie bestimmte Proteine dazu führen, dass sich der G-Quadruplex auflöst. Ihre Arbeit könnte in Zukunft zu neuen Medikamenten führen, die die Vierfachhelix-DNA angreifen und deren Aktivität stören.
Medikamente könnten beispielsweise eingreifen, wenn die eine oder andere DNA zum Wachstum von Krebstumoren beiträgt.
„Es mehren sich die Beweise dafür, dass G-Quadruplexe eine wichtige Rolle in einer Vielzahl lebenswichtiger Prozesse und bei einer Reihe von Krankheiten spielen“, sagte Studienautor Ben Lewis vom Department of Chemistry am Imperial College London. sagte in einer Erklärung .
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Im Allgemeinen treten G-Quadruplexe in Krebszellen viel häufiger auf als in gesunden Zellen, heißt es in der Erklärung.
Verschieden Studien haben das Vorhandensein von viersträngiger DNA mit der schnellen Teilung von Krebszellen in Verbindung gebracht, einem Prozess, der zum Tumorwachstum führt; Daher stellten Wissenschaftler die Hypothese auf, dass die gezielte Behandlung der seltsamen DNA mit Medikamenten diese ungezügelte Zellteilung verlangsamen oder stoppen könnte. Einige Studien unterstützen diese Idee bereits.
„Aber das fehlende Glied bestand darin, diese Struktur direkt in lebenden Zellen abzubilden“, sagte Lewis. Mit anderen Worten: Wissenschaftler brauchten eine bessere Möglichkeit, diese DNA-Moleküle in Aktion zu beobachten.
Die neue Studie beginnt, dieses fehlende Wissen zu ergänzen.
G-Quadruplexe können entstehen, wenn sich ein doppelsträngiges DNA-Molekül um sich selbst faltet oder wenn sich mehrere DNA-Stränge an einer einzelnen Nukleinsäure, bekannt als Guanin, verbinden – einem der Bausteine der DNA. entsprechend Entdecken Sie das Magazin .
Das zu erkennen, ist unkonventionell DNA In Zellen verwendete das Team eine Chemikalie namens DAOTA-M2, die ein fluoreszierendes Licht aussendet, wenn sie an G-Quadruplexe bindet. Anstatt nur die Helligkeit des Lichts zu messen, die je nach Konzentration der DNA-Moleküle variiert, verfolgte das Team auch, wie lange das Licht schien.
Durch die Verfolgung der Verweildauer des Lichts konnte das Team erkennen, wie verschiedene Moleküle mit der viersträngigen DNA in lebenden Zellen interagierten.
Wenn sich ein Molekül an den DNA-Strang anheftete, verdrängte es das leuchtende DAOTA-M2, wodurch das Licht schneller ausging, als wenn die Chemikalie an Ort und Stelle geblieben wäre. Mit diesen Methoden identifizierte das Team zwei Proteine, sogenannte Helikasen, die die Stränge der viersträngigen DNA abwickeln und den Prozess ihres Abbaus in Gang setzen.
Sie identifizierten auch andere Moleküle, die an die DNA binden; Zukünftige Studien zu diesen molekularen Wechselwirkungen könnten Wissenschaftlern dabei helfen, Medikamente zu entwickeln, die an die DNA binden.
„Viele Forscher waren am Potenzial von G-Quadruplex-bindenden Molekülen als potenzielle Medikamente gegen Krankheiten wie Krebs interessiert“, sagte Ramon Vilar, Professor für medizinische anorganische Chemie am Imperial, in der Erklärung.
„Unsere Methode wird dazu beitragen, unser Verständnis dieser potenziellen neuen Medikamente zu verbessern.“
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