Небольшие изменения в структуре ДНК были связаны с раком груди и другими заболеваниями, но до сих пор их было чрезвычайно трудно обнаружить.

Используя то, что они называют «химическим носом», химики из Калифорнийского университета в Риверсайде могут «нюхать», когда кусочки ДНК сложены необычным образом. Их работа по разработке и демонстрации этой системы была опубликована в журнале Nature Chemistry .

Если последовательность ДНК свернута, это может предотвратить транскрипцию гена, связанного с этим конкретным участком ДНК. Другими словами, это может иметь положительный эффект за счет подавления гена, способного вызывать рак или способствовать развитию опухолей »

Венвань Чжун, Автор исследования и профессор химии, Калифорнийский университет, Риверсайд

И наоборот, сворачивание ДНК также может иметь негативный эффект.

«Складки ДНК потенциально могут препятствовать образованию вирусных белков, чтобы минимизировать иммунный ответ», – сказал Чжун.

Изучение того, как эти складки могут влиять на живые существа, положительно или отрицательно, сначала требует от ученых обнаружения их присутствия. Для этого профессор органической химии UCR Ричард Хули и его коллеги изменили концепцию, которая ранее использовалась для определения других вещей, таких как химические компоненты в различных марках вина.

Химические вещества в системе могут быть предназначены для поиска практически любых молекул-мишеней. Однако, как обычно используется «нос», он не может обнаружить ДНК. Только после того, как группа Хули добавила дополнительные нестандартные компоненты, нос смог унюхать свою ДНК-цель.

«Люди улавливают запахи, вдыхая воздух, содержащий молекулы запаха, которые связываются с множеством рецепторов внутри носа», – объяснил Хули. «Наша система сопоставима, потому что у нас есть несколько рецепторов, способных взаимодействовать со складками ДНК, которые мы ищем»

Химический нос состоит из трех частей: молекулы хозяина, флуоресцентные молекулы гостя и ДНК, которая является мишенью. Когда желаемые складки присутствуют, гость светится, предупреждая ученых об их присутствии в образце.

ДНК состоит из четырех нуклеиновых кислот: гуанина, аденина, цитозина и тимина. В большинстве случаев эти кислоты образуют структуру двойной спирали, напоминающую лестницу. Богатые гуанином области иногда складываются по-другому, создавая так называемый G-квадруплекс.

Части генома, которые образуют эти квадруплексные структуры, чрезвычайно сложны, хотя исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде обнаружили, что их складки, как известно, регулируют экспрессию генов, и они играют ключевую роль в поддержании здоровья клеток.

Для этого эксперимента исследователи хотели продемонстрировать, что они могут обнаружить один конкретный тип квадруплексов, состоящих из четырех гуанинов. Сделав это, Чжун сказал, что исследовательская группа попытается развить свой успех.

«Теперь мы думаем, что можем сделать больше», – сказала она. «В ДНК есть и другие трехмерные структуры, и мы хотим их понять»

Исследователи изучат, как силы, повреждающие ДНК, влияют на их укладку. Они также будут изучать сворачивание РНК, потому что РНК выполняет важные функции в клетке.

«РНК имеет даже более сложные структуры, чем ДНК, и ее труднее анализировать, но понимание ее структуры имеет большой потенциал для исследования болезней», – сказал Чжун.