US Ads

вторник

Исследователи США устанавливают седьмое и восьмое основание ДНК

На протяжении десятилетий, с момента зарождения молекулярной генетики, ученые знали, что молекула ДНК состоит из четырех базовых узлов - аденина, гуанина, тимина и цитозина. Современное поколение людей уже изучает строение ДНК, начиная со школьной скамьи. Эти четыре основных азотистых основания подробно изложены в научных работах, что помогло сформировать в нашем обществе основу для постоянно растущего знания о том, как гены кодируют жизнь на планете. Тем не менее, в новейшей истории ученые расширили этот список от четырех до шести оснований.

21 июля 2011 года в очередном выпуске американского академического журнала Наука (Science Magazine), издаваемом Американской ассоциацией содействия развитию науки (The American Association for the Advancement of Science, AAAS), были опубликованы результаты поиска, проведенного исследователями из Школы Медицины в Университете Северной Каролины (Чапел-Хилл, Северная Каролина, США). Согласно этой публикации, американские ученые обнаружили седьмое и восьмое основание ДНК.

Эти два последних азотистых основания соответственно называются 5-formylcytosine и 5-carboxylcytosine и на самом деле являются версиями цитозина, который был изменен белками Tet. Ученые предполагают, что эти молекулярные субстанции играют определенную роль в деметилировании ДНК, т.е. в процессе удаления метиловой группы из нуклеотидов ДНК, и в перепрограммировании стволовых клеток.

Таким образом, открытие американских ученых может оказать серьезное влияние на развитие исследований стволовых клеток, давая возможность заглянуть в изменения ДНК. Некоторые такие изменения, например удаление химических групп через деметилирование, в перспективе могли бы перепрограммировать взрослые клетки, заставив их действовать, как стволовые клетки.

Старший автор исследования Йи Жанг (Yi Zhang), являющийся доктором философии и заслуженным Кейнан профессором биохимии и биофизики в университете Северной Каролины, а также исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза, заявил в упомянутой публикации, что прежде, чем ученые смогут понять величие этого открытия, им предстоит выяснить функции этих новых оснований. По словам Жанга, эти базы представляют собой промежуточное состояние в процессе деметилирования, поэтому они могут играть важную роль в клеточном перепрограммировании судьбы и рака, каждый из которых предусматривает деметилирование ДНК.

В настоящее время ученым уже многое известно о пятом основании ДНК, т.е. 5-метилцитозине (5-methylcytosine), которое возникает, когда к цитозину добавляется химический тэг или метильная группа. Это метилирование связано с процессом заглушения или успокоения генов, так как побуждает двойную спираль ДНК еще крепче сложиться на себя.

Некоторое время назад группа Жанга сообщила, что белки Tet могут конвертировать 5-methylC (пятое основание) в 5-hydroxymethylC (шестое основание) уже в первом шаге из четырех в реакции, ведущей обратно в неизолированный костный цитозин. Но не смотря на предпринятые попытки, исследователи не смогли продолжить реакцию до образования седьмого и восьмого основания, называемых соответственно 5-formylC и 5-carboxyC.

Как нашли американские ученые, проблема состояла не в том, что белок Tet не предпринимал второй и третий шаг в реакции. Оказалось, что их экспериментальный количественный анализ не был достаточно чувствительным, чтобы обнаружить это. Как только ученые поняли ограниченность образцов для анализа, они переработали их и на самом деле смогли обнаружить два новых основания ДНК. Затем ученые исследовали эмбриональные стволовые клетки, а также органы мышей, и обнаружили, что оба основания могут быть обнаружены в геномной ДНК.

Как было упомянуто, это открытие может иметь важные последствия для исследований стволовых клеток, поскольку оно способно обеспечить исследователей новыми инструментами, чтобы подчищать и изглаживать из памяти клеток предыдущие картины метилирования для последующего перепрограммирования взрослых клеток.

Также это открытие способно воодушевить исследователей раковых заболеваний, так как оно может дать ученым возможность (реактивировать) возобновить деятельность генов - подавителей опухолей, которые были заглушены и успокоены в процессе метилирования ДНК.

Данное исследование финансировалось из фондов Медицинского института Говарда Хьюза (Мэриденд, США) и Национального института здоровья (Мэриленд, США).

Коллектив соавторов исследования из университета Северной Каролины включает доктора философии Шинсуке Ито (Shinsuke Ito); доктора философии Шен Ли (Li Shen);  доктора философии Сьюзен С. Ву (Susan C. Wu); Леонарда Б. Коллинза (Leonard B. Collins) и доктора философии Джеймса А. Свенберга (James A. Swenberg).

Ссылки

Science journal portal  www.sciencemag.org/

Yi Zhang personal page in UNC School of Medicine www.med.unc.edu/diabetesresearch/faculty/yi-zhang-phd

Yi Zhang personal page in Howard Hughes Medical Institute
 www.hhmi.org/scientists/yi-zhang