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神秘的DNA結!科學(xué)家繪制i-motif綜合圖譜


子科生物報道:眾所周知,DNA是雙螺旋結構的。不過(guò),澳大利亞加文醫學(xué)研究所的科學(xué)家發(fā)現,人類(lèi)基因組中還包含5萬(wàn)多個(gè)獨特的“結”狀DNA結構,稱(chēng)為i-motif。

他們在《EMBO雜志》上發(fā)表了這些獨特DNA結構的首張綜合圖譜,揭示了它們在疾病相關(guān)的基因調控中的潛在作用。

2018年,加文醫學(xué)研究所的科學(xué)家們利用他們開(kāi)發(fā)的一種抗體工具,首次在人類(lèi)活體細胞內直接觀(guān)察到i-motif,但這種結構在人類(lèi)基因組中的豐度和分布仍不清楚。目前的這項研究是以此為基礎,利用這種抗體來(lái)鑒定整個(gè)基因組中i-motif的位置。

通訊作者、加文醫學(xué)研究所靶向治療中心主任Daniel Christ教授表示:“在這項研究中,我們繪制出人類(lèi)基因組中5萬(wàn)多個(gè)i-motif位點(diǎn),這些位點(diǎn)出現在我們研究的所有三種細胞類(lèi)型中?!?/p>

“對于一種曾備受爭議的DNA結構來(lái)說(shuō),這是一個(gè)非常高的數字。我們的研究結果證實(shí),i-motif不是實(shí)驗室的奇異現象,而是廣泛存在的,并且可能在基因組功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用,”他說(shuō)。

i-motif可能調控基因活性

i-motif 是一種不同于標志性雙螺旋形狀的DNA結構。它們是在同一條DNA鏈上的胞嘧啶堿基相互配對時(shí)形成的,產(chǎn)生了一種從雙螺旋結構中突出的扭曲DNA“結”。

研究人員利用高親和力的 i-motif 免疫沉淀以及測序,繪制了人類(lèi)MCF7、U2OS和HEK293T細胞中基因組DNA上的i-motif圖譜。

他們發(fā)現,i-motif并非隨機分散的,而是集中在基因組的關(guān)鍵功能區域,包括控制基因活性的區域。

第一作者Cristian David Pe?a Martinez 表示:“我們發(fā)現,在細胞周期的特定時(shí)間內,i-motif與高度活躍的基因有關(guān)。這表明它們在調節基因活性方面發(fā)揮著(zhù)動(dòng)態(tài)作用?!?/p>

“我們還發(fā)現,i-motif 出現在癌基因的啟動(dòng)子區域,比如Myc基因,它編碼了癌癥中知名的'不可成藥'靶點(diǎn)之一。這為研究人員帶來(lái)了機會(huì ),有望通過(guò)i-motif結構靶向致病基因,”他說(shuō)。

i -motif為診斷和治療帶來(lái)希望

加文醫學(xué)研究所首席科學(xué)官Sarah Kummerfeld 副教授稱(chēng):“i-motif廣泛存在于這些熱門(mén)靶點(diǎn)的附近,有望帶來(lái)診斷和治療的新方法。也許人們能設計出以i-motif為靶點(diǎn)的藥物來(lái)影響基因表達,這可能會(huì )擴大目前的治療選擇?!?nbsp;

Christ教授補充說(shuō),i-motif的繪制得益于加文研究所在抗體開(kāi)發(fā)和基因組學(xué)研究方面的特長(cháng)?!斑@項研究是一個(gè)例子,說(shuō)明了基礎研究和技術(shù)創(chuàng )新如何結合在一起,實(shí)現改變范式的發(fā)現,”他談道。

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