Het is DNA, maar niet zoals wij die kennen. In een wereldprimeur, Australische onderzoekers hebben een nieuwe DNA-structuur geïdentificeerd - het i-motief genoemd - in cellen. Een verwrongen 'knoop' van DNA, het i-motief is nog nooit eerder direct in levende cellen gezien.

De nieuwe bevindingen, van het Garvan Instituut voor Medisch Onderzoek, worden vandaag gepubliceerd in het toonaangevende tijdschrift Natuurchemie .

Diep in de cellen van ons lichaam ligt ons DNA. De informatie in de DNA-code - alle 6 miljard A, C, G- en T-letters - geeft nauwkeurige instructies voor hoe ons lichaam is gebouwd, en hoe ze werken.

De iconische 'dubbele helix'-vorm van DNA spreekt al sinds 1953 tot de verbeelding van het publiek. toen James Watson en Francis Crick op beroemde wijze de structuur van DNA ontdekten. Echter, het is nu bekend dat korte stukken DNA in andere vormen kunnen bestaan, tenminste in het laboratorium - en wetenschappers vermoeden dat deze verschillende vormen een belangrijke rol kunnen spelen in hoe en wanneer de DNA-code wordt 'gelezen'.

De nieuwe vorm ziet er heel anders uit dan de dubbelstrengs DNA dubbele helix.

"Als de meesten van ons aan DNA denken, we denken aan de dubbele helix, " zegt universitair hoofddocent Daniel Christ (hoofd, Antilichaam Therapeutics Lab, Garvan) die het onderzoek leidde. "Dit nieuwe onderzoek herinnert ons eraan dat er totaal verschillende DNA-structuren bestaan ​​- en misschien wel belangrijk zijn voor onze cellen."

"Het i-motief is een vierstrengige 'knoop' van DNA, " zegt universitair hoofddocent Marcel Dinger (hoofd, Kinghorn Centrum voor Klinische Genomica, Garvan), .die samen met A/Prof Christ het onderzoek leidde.

"In de knoopstructuur, C-letters op dezelfde DNA-streng binden aan elkaar - dus dit is heel anders dan een dubbele helix, waar 'letters' op tegenovergestelde strengen elkaar herkennen, en waar Cs binden aan Gs [guanines]."

Hoewel onderzoekers het i-motief eerder hebben gezien en in detail hebben bestudeerd, het is alleen in vitro waargenomen - dat wil zeggen, onder kunstmatige omstandigheden in het laboratorium, en niet in cellen.

In feite, wetenschappers in het veld hebben gedebatteerd of i-motief 'knopen' überhaupt zouden bestaan ​​in levende wezens - een vraag die wordt opgelost door de nieuwe bevindingen.

Om de i-motieven in cellen te detecteren, de onderzoekers ontwikkelden een nauwkeurig nieuw hulpmiddel - een fragment van een antilichaammolecuul - dat specifiek i-motieven met een zeer hoge affiniteit kon herkennen en eraan kon hechten. Tot nu, het ontbreken van een antilichaam dat specifiek is voor i-motieven heeft het begrip van hun rol ernstig belemmerd.

Cruciaal, het antilichaamfragment detecteerde geen DNA in spiraalvorm, evenmin herkende het 'G-quadruplex-structuren' (een structureel vergelijkbare vierstrengs DNA-rangschikking).

Met het nieuwe gereedschap onderzoekers ontdekten de locatie van 'i-motieven' in een reeks menselijke cellijnen. Met behulp van fluorescentietechnieken om te bepalen waar de i-motieven zich bevonden, ze identificeerden talloze groene vlekken in de kern, die de positie van i-motieven aangeven.

"Wat ons het meest opwond, is dat we de groene vlekken - de i-motieven - in de loop van de tijd konden zien verschijnen en verdwijnen, zodat we weten dat ze zich vormen, oplossen en opnieuw vormen, " zegt dr. Mahdi Zeraati, wiens onderzoek de bevindingen van het onderzoek ondersteunt.

De onderzoekers toonden aan dat i-motieven zich meestal vormen op een bepaald punt in de 'levenscyclus' van de cel - de late G1-fase, wanneer DNA actief wordt 'gelezen'. Ze toonden ook aan dat i-motieven voorkomen in sommige promotorregio's (gebieden van DNA die bepalen of genen worden in- of uitgeschakeld) en in telomeren, 'eindsecties' van chromosomen die belangrijk zijn bij het verouderingsproces.

Dr. Zeraati zegt, "We denken dat het komen en gaan van de i-motieven een aanwijzing is voor wat ze doen. Het lijkt waarschijnlijk dat ze er zijn om genen aan of uit te zetten, en om te beïnvloeden of een gen actief wordt gelezen of niet."

"We denken ook dat de voorbijgaande aard van de i-motieven verklaart waarom ze tot nu toe zo moeilijk op te sporen waren in cellen, " voegt A/Prof Christ toe.

A/Prof Marcel Dinger zegt, "Het is opwindend om een ​​geheel nieuwe vorm van DNA in cellen te ontdekken - en deze bevindingen zullen de weg vrijmaken voor een geheel nieuwe duw om te begrijpen waar deze nieuwe DNA-vorm echt voor is, en of het gevolgen zal hebben voor gezondheid en ziekte."