В крови человека обнаружены загадочные скрученные структуры ДНК

Ученые из Кельнского университета обнаружили в плазме крови человека необычные четырехцепочечные структуры ДНК, которые кардинально отличаются от привычной двойной спирали. Речь идет о так называемых G-квадруплексах — компактных структурах, формирующихся из участков генетического материала, богатых гуанином. Результаты исследования опубликованы в виде препринта на bioRxiv.

В привычном представлении ДНК — это двойная спираль из двух связанных цепей. Однако отдельные фрагменты генетического материала способны складываться совершенно иначе. В G-квадруплексе четыре гуаниновых основания объединяются в плоскую структуру, а несколько таких «квадратов» укладываются друг над другом, образуя устойчивую конструкцию.

Внимание исследователей было сосредоточено на ультракороткой внеклеточной ДНК — крошечных фрагментах генетического материала, попадающих в кровь при естественной гибели клеток. Длина таких молекул может составлять всего около 50 «генетических букв».

Чтобы выяснить, сохраняются ли G-квадруплексы непосредственно в плазме, ученые применили щадящий метод выделения материала, который не должен был разрушить его пространственную организацию. Затем образцы проверили двумя независимыми способами: с помощью антитела, распознающего G-квадруплексы, и специальной светящейся молекулы. Оба метода дали положительный результат.

Серия дополнительных экспериментов подтвердила, что детекторы взаимодействовали именно со свернутыми структурами, а не случайно связывались с генетическим материалом. По словам авторов работы, это первые прямые биохимические свидетельства присутствия G-квадруплексов в нуклеиновых кислотах, выделенных непосредственно из плазмы человека.

При этом ученые пока не установили, являются ли обнаруженные структуры именно ДНК или РНК: обе молекулы способны формировать G-квадруплексы. Остается открытым и другой вопрос — складываются ли они внутри клеток или уже после попадания в кровоток.

Исследователи подчеркивают, что G-квадруплексы встречаются в участках генома, связанных с регуляцией активности генов, а их изменения наблюдались при некоторых видах рака. Тем не менее новое исследование не доказывает, что обнаруженные структуры можно использовать для диагностики опухолей.