Po študiji raziskovalcev iz Weill Cornell Medicine in Nacionalnega inštituta za srce, pljuča in kri, ki je del Nacionalnega inštituta za zdravje v ZDA, lahko DNA posnema funkcije beljakovin, tako da se zloži v zapletene tridimenzionalne strukture.
S pomočjo visoke ločljivosti do razkritja nove strukture molekule DNA
V študiji, objavljeni v reviji Nature, so raziskovalci uporabili tehnike slikanja visoke ločljivosti, da bi razkrili novo in zapleteno strukturo molekule DNA, ki so jo ustvarili in ki posnema delovanje beljakovine, imenovane zeleni fluorescenčni protein (GFP). GFP, ki je bil pridobljen iz meduze, je postal pomembno laboratorijsko orodje in deluje kot fluorescenčna oznaka ali svetilnik v celicah.
Ugotovitve prispevajo k napredku v znanosti o tem, kako je mogoče DNA zložiti v kompleksne oblike, in bodo raziskovalcem pomagale pri izdelavi takšnih molekul DNA za različne laboratorijske in klinične aplikacije. Fluorescenčna oznaka, ki je v celoti sestavljena iz DNA in posnema GFP, bi bila na primer pogosto idealna za označevanje ciljnih delov DNA v bioloških študijah in diagnostičnih testnih kompletih, njena izdelava pa bi bila razmeroma poceni.
»Te ugotovitve resnično spreminjajo naše razumevanje tega, kaj lahko počnemo z DNA,« je dejal soavtor študije dr. Samie Jaffrey, profesor farmakologije Greenberg-Starr in član Centra za raka Sandre in Edwarda Meyerja pri Weill Cornell Medicine.
DNA v naravi večinoma obstaja v dvoverižni, zviti lestvi ali vijačni obliki in služi kot razmeroma stabilno skladišče genetskih informacij. Vse druge zapletene biološke procese v celicah izvajajo druge vrste molekul, zlasti beljakovine.
Molekula poimenovana z besedo »solata«
Dr. Jaffrey in njegovi sodelavci so lani poročali o odkritju ene od takšnih molekul: enoverižne DNA, ki se prepogne tako, da lahko posnema delovanje GFP.
Molekula DNA, ki jo je dr. Jaffrey zaradi barve njenih fluorescenčnih emisij poimenoval solata (angl. lettuce), deluje tako, da se poveže z drugo majhno organsko molekulo, potencialno fluorescenčnim fluoroforjem, podobnim tistemu v osrčju GFP, in jo stisne na način, ki aktivira njeno sposobnost fluoresciranja. Raziskovalci so prikazali kombinacijo solate in fluorofora kot fluorescenčno oznako za hitro odkrivanje SARS-CoV-2, povzročitelja bolezni covid-19.
Dr. Jaffrey in njegova ekipa so solato odkrili tako, da so izdelali veliko enoverižnih DNA in poiskali tiste z želeno sposobnostjo aktiviranja fluorofora. Vendar niso vedeli, s kakšno strukturo je solata pridobila to sposobnost. Da bi to strukturo določili, so se v novi študiji obrnili na svojega dolgoletnega sodelavca, višjega raziskovalca NHLBI dr. Adriana R. Ferré-D’Amaréja.
Uporabljene napredne tehnike strukturnega slikanja
V raziskavi, ki jo je vodil dr. Luiz Passalacqua, raziskovalec v ekipi dr. Ferré-D’Amaréja, so bile uporabljene napredne tehnike strukturnega slikanja, vključno s krioelektronsko mikroskopijo, da bi razrešili strukturo solate v atomski ločljivosti. Ugotovili so, da se solata prepogne v obliko, ki ima v svojem središču štirismerni spoj DNA, kakršnega še niso videli, ki obdaja fluorofor na način, ki ga aktivira. Opazili so tudi, da so zgibi solate povezani z vezmi med nukleobazami – gradniki DNA, ki jih pogosto imenujemo črke (angl. Letters) v štiričrkovni abecedi DNA.
»Kar smo odkrili, ni DNA, ki bi poskušala biti podobna beljakovini; to je DNA, ki počne to, kar počne GFP, vendar na svoj poseben način,« je dejal dr. Ferré-D’Amaré. Raziskovalci so dejali, da bi morale ugotovitve pospešiti razvoj fluorescenčnih molekul DNA, kot je solata za hitre diagnostične teste, pa tudi številne druge znanstvene aplikacije, pri katerih je zaželena fluorescenčna oznaka na osnovi DNA.
»Študije, kot je ta, bodo bistvene za oblikovanje novih orodij na osnovi DNA,« je dejal dr. Jaffrey.
Novinar
