Forscher kartieren 50.000 mysteriöse DNA-„Knoten“ im menschlichen Genom

Forscher haben 50.000 mysteriöse DNA-„Knoten“ im menschlichen Genom kartiert. Die innovative Untersuchung verborgener DNA-Strukturen könnte neue Wege für die Behandlung und Diagnose von Krankheiten, einschließlich Krebs, eröffnen.

DNA ist bekannt für ihre Doppelhelixform. Aber das menschliche Genom enthält auch mehr als 50.000 ungewöhnliche knotenförmige DNA-Strukturen, sogenannte „i-Motive“, haben Forscher des Garvan Institute of Medical Research entdeckt.

Heute veröffentlicht in Das EMBO-Journal Dies ist die erste umfassende Karte dieser einzigartigen DNA-Strukturen, die ihre potenzielle Rolle bei der Regulierung von an Krankheiten beteiligten Genen hervorhebt.

In einer bahnbrechenden Studie aus dem Jahr 2018 waren Garvan-Wissenschaftler die ersten, die i-Muster in lebenden menschlichen Zellen direkt sichtbar machten, indem sie ein neues Antikörper-Tool verwendeten, das sie entwickelt hatten, um i-Motive zu erkennen und daran zu binden. Die aktuelle Forschung baut auf diesen Erkenntnissen auf, indem sie diesen Antikörper einsetzt, um die Positionen von i-Motiven im gesamten Genom zu identifizieren.

„In dieser Studie haben wir mehr als 50.000 i-Motivstellen im menschlichen Genom kartiert, die in allen drei von uns untersuchten Zelltypen vorhanden sind“, erklärt Professor Daniel Christ, Hauptautor und Direktor des Antibody Therapy Laboratory und des Garvan Targeted Therapy Center . „Das ist eine bemerkenswert hohe Zahl für eine DNA-Struktur, deren Existenz in Zellen einst als umstritten galt. Unsere Ergebnisse bestätigen, dass i-Motive nicht nur Laborkuriositäten sind, sondern weit verbreitet sind und wahrscheinlich eine Schlüsselrolle bei der Genomfunktion spielen. »

Merkwürdige DNA-i-Motive könnten eine dynamische Rolle bei der Genaktivität spielen

I-Motive sind DNA-Strukturen, die von der ikonischen Doppelhelixform abweichen. Sie entstehen, wenn sich Segmente von Cytosin-Buchstaben auf demselben DNA-Strang miteinander verbinden und so eine verdrehte, viersträngige Struktur entsteht, die aus der Doppelhelix herausragt.

Die Forscher fanden heraus, dass i-Motive nicht zufällig verteilt sind, sondern in wichtigen Funktionsbereichen des Genoms konzentriert sind, einschließlich Regionen, die die Genaktivität steuern.

„Wir haben herausgefunden, dass i-Motive mit Genen verbunden sind, die zu bestimmten Zeitpunkten im Zellzyklus sehr aktiv sind. „Das deutet darauf hin, dass sie eine dynamische Rolle bei der Regulierung der Genaktivität spielen“, erklärt Cristian David Peña Martinez, Forscher am Labor für Antikörpertherapie und Erstautor der Studie.

„Wir haben auch herausgefunden, dass sich i-Motive in der Promotorregion von Onkogenen bilden, zum Beispiel im MYC-Onkogen, das eines der berüchtigtsten, ‚nicht behandelbaren‘ Krebsziele kodiert. Dies stellt eine spannende Möglichkeit dar, krankheitsrelevante Gene über die Struktur des i-Motivs anzusprechen“, sagt er.

„Die weitverbreitete Präsenz von i-Motiven in der Nähe dieser „Heiligen Gral“-Sequenzen, die bei schwer behandelbaren Krebsarten eine Rolle spielen, eröffnet neue Möglichkeiten für neue diagnostische und therapeutische Ansätze. Es könnte möglich sein, Medikamente zu entwickeln, die auf i-Motive abzielen, um die Genexpression zu beeinflussen, was die aktuellen Behandlungsmöglichkeiten erweitern könnte“, sagt Associate Professor Sarah Kummerfeld, wissenschaftliche Leiterin bei Garvan und Co-Autorin der Studie.