Kleine veranderingen in de structuur van DNA zijn betrokken bij borstkanker en andere ziekten, maar ze waren tot nu toe uiterst moeilijk te detecteren.

Met behulp van wat ze omschrijven als een "chemische neus, " UC Riverside-chemici kunnen "ruiken" wanneer stukjes DNA op ongebruikelijke manieren worden gevouwen. Hun werk om dit systeem te ontwerpen en te demonstreren is gepubliceerd in het tijdschrift Natuurchemie .

"Als een DNA-sequentie wordt gevouwen, het zou de transcriptie kunnen voorkomen van een gen dat aan dat specifieke stukje DNA is gekoppeld, " zei studie auteur en UCR chemieprofessor Wenwan Zhong. "Met andere woorden, dit zou een positief effect kunnen hebben door een gen tot zwijgen te brengen dat kanker kan veroorzaken of tumoren kan bevorderen."

Omgekeerd, DNA-vouwing kan ook een negatief effect hebben.

"DNA-plooien kunnen mogelijk voorkomen dat virale eiwitten worden geproduceerd om de immuunrespons te minimaliseren, ' zei Zhong.

Bestuderen hoe deze plooien van invloed kunnen zijn op levende wezens, positief of negatief, eerst moeten wetenschappers hun aanwezigheid detecteren. Om dat te doen, UCR-professor organische chemie Richard Hooley en zijn collega's hebben een concept aangepast dat eerder werd gebruikt om andere dingen te voelen, zoals chemische componenten in verschillende wijnjaren.

De chemicaliën in het systeem kunnen worden ontworpen om te zoeken naar bijna elk soort doelmolecuul. Echter, de manier waarop de "neus" meestal wordt gebruikt, het kon geen DNA detecteren. Pas toen Hooley's groep extra, niet-standaard componenten kunnen de neus zijn DNA-doelwit opsnuiven.

"Mensen detecteren geuren door lucht in te ademen die geurmoleculen bevat die zich binden aan meerdere receptoren in de neus, " legde Hooley uit. "Ons systeem is vergelijkbaar omdat we meerdere receptoren hebben die kunnen interageren met de DNA-plooien waarnaar we op zoek zijn."

De chemische neus bestaat uit drie delen:gastheermoleculen, fluorescerende gastmoleculen, en DNA, wat het doel is. Wanneer de gewenste vouwen aanwezig zijn, de gast straalt, wetenschappers waarschuwen voor hun aanwezigheid in een monster.

DNA bestaat uit vier nucleïnezuren:guanine, adenine, cytosine en thymine. Meestal, deze zuren vormen een dubbele helixstructuur die lijkt op een ladder. Guaninerijke regio's vouwen soms op een andere manier, het creëren van wat een G-quadruplex wordt genoemd.

Delen van het genoom die deze quadruplexstructuren vormen, zijn extreem complex, hoewel onderzoekers van UC Riverside hebben ontdekt dat het bekend is dat hun plooien genexpressie reguleren, en ze spelen een sleutelrol bij het gezond houden van cellen.

Voor dit experiment is de onderzoekers wilden aantonen dat ze één specifiek type quadruplex konden detecteren dat uit vier guanines bestond. Na dit gedaan te hebben, Zhong zei dat het onderzoeksteam zal proberen voort te bouwen op hun succes.

"Nu denken we dat we meer kunnen doen, "zei ze. "Er zijn andere driedimensionale structuren in DNA, en die willen we ook begrijpen."

De onderzoekers gaan onderzoeken hoe krachten die DNA beschadigen de manier waarop ze vouwen beïnvloeden. Ze zullen ook RNA-vouwing bestuderen omdat RNA belangrijke functies vervult in een cel.

"RNA heeft nog complexere structuren dan DNA, en is moeilijker te analyseren, maar het begrijpen van de structuur ervan heeft een groot potentieel voor ziekteonderzoek, ' zei Zhong.