Ασυνήθιστη δομή i-DNA ρυθμίζει γονίδια και καρκίνο
Η γνωστή διπλή έλικα του DNA δεν περιορίζεται απλώς στην αποθήκευση γενετικών πληροφοριών. Κάτω από ορισμένες συνθήκες, μπορεί να διπλωθεί σε ασυνήθιστες μορφές. Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Ουμέα στη Σουηδία αποκάλυψαν ότι μία από αυτές τις δομές, γνωστή ως i-DNA, όχι μόνο σχηματίζεται σε ζωντανά κύτταρα, αλλά λειτουργεί και ως ρυθμιστικός παράγοντας που σχετίζεται με τον καρκίνο.
Η δομή του i-DNA και η σημασία της
Η i-DNA μπορεί να χαρακτηριστεί ως μία «δομή που κρύβεται» μέσα στο μόριο του DNA. Ο σχηματισμός της ελέγχεται αυστηρά και πρέπει να επιλυθεί τη σωστή στιγμή. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι παίζει καθοριστικό ρόλο στη ρύθμιση των γονιδίων, καθώς αυτές οι δομές εμφανίζονται και εξαφανίζονται σε συγχρονισμό με τις μεταβολές της κατάστασης του κυττάρου.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, αναδεικνύει τη σημασία της i-DNA. Αν και η γνωστή διπλή έλικα του DNA μπορεί να φανεί σαν μία σκαλωσιά, η i-DNA θυμίζει περισσότερο μία παραμορφωμένη σκαλωσιά που έχει δεθεί σε κόμπο. Αποτελείται από μία μόνο αλυσίδα DNA που διπλώνεται πίσω στον εαυτό της, σχηματίζοντας μία τετραπλή δομή. Σε μοριακό επίπεδο, η δομή αυτή συγκρατείται όχι από τις τυπικές ζεύξεις A–T και C–G, αλλά από ζεύγη κυτοσίνης.
Η δράση του PCBP1 και οι συνέπειες για τον καρκίνο
Αυτές οι σπάνιες, βραχύβιες δομές εμφανίζονται και εξαφανίζονται ανάλογα με το κυτταρικό περιβάλλον. Για πολλές δεκαετίες, είχαν απορριφθεί ως υπερβολικά ασταθείς για να υπάρχουν μέσα στα κύτταρα και θεωρούνταν εργαστηριακά φαινόμενα. Ωστόσο, οι νέες πειραματικές τεχνικές επιτρέπουν στους ερευνητές στο Ουμέα να αποδείξουν ότι η i-DNA πράγματι σχηματίζεται, αλλά μόνο για λίγο, ακριβώς πριν από την έναρξη της αναπαραγωγής του DNA.
Η μελέτη αποκαλύπτει επίσης ότι η πρωτεΐνη PCBP1 λειτουργεί ως κρίσιμος ρυθμιστής. Ξεδιπλώνει την i-DNA τη σωστή στιγμή, επιτρέποντας στη μηχανή αναπαραγωγής του DNA να προχωρήσει. Αν οι δομές δεν ανοίξουν εγκαίρως, εμποδίζουν την αναπαραγωγή, αυξάνοντας τον κίνδυνο βλάβης του DNA, κάτι που συνδέεται με αυξημένη ευαισθησία στον καρκίνο.
Νέες προοπτικές στην έρευνα κατά του καρκίνου
Σημαντικό είναι ότι πολλές δομές i-DNA εντοπίζονται σε ρυθμιστικές περιοχές ογκογονιδίων – γονίδια που προάγουν την ανάπτυξη του καρκίνου – υποδεικνύοντας άμεση σύνδεση μεταξύ i-DNA και ασθένειας. Η ομάδα των ερευνητών χρησιμοποίησε βιοχημικές δοκιμές, υπολογιστική μοντελοποίηση και κυτταρική βιολογία για να μελετήσει αυτές τις βραχύβιες δομές. Κατάφεραν να οπτικοποιήσουν πώς η PCBP1 σταδιακά ανοίγει την i-DNA και να καταγράψουν τις δομές σε ζωντανά κύτταρα τη στιγμή που εμφανίζονται στον κυτταρικό κύκλο.
Η ανακάλυψη αυτή ανατρέπει την αντίληψη της i-DNA από μία μοριακή ιδιαιτερότητα σε μία πιθανή αδυναμία των καρκινικών κυττάρων. Δεδομένου ότι τα καρκινικά κύτταρα συχνά βιώνουν υψηλό στρες κατά την αναπαραγωγή τους, οποιαδήποτε διαταραχή στη διαχείριση της i-DNA μπορεί να έχει σοβαρές συνέπειες.
«Αν μπορέσουμε να επηρεάσουμε την i-DNA ή την πρωτεΐνη που την ξεδιπλώνει, ίσως μπορέσουμε να πιέσουμε τα καρκινικά κύτταρα πέρα από τα όρια αντοχής τους. Αυτό ανοίγει εντελώς νέες προοπτικές για την ανάπτυξη φαρμάκων», δηλώνει ο Nasim Sabouri, καθηγητής στο Τμήμα Ιατρικής Βιοχημείας και Βιοφυσικής του Πανεπιστημίου Ουμέα.
