O echipă de la Facultatea de Fizică a Universității „Alexandru Ioan Cuza” din Iași a pus la punct o metodă nouă pentru a analiza, la nivelul unei singure molecule, comportamentul unei structuri speciale de ADN implicate în controlul activității genelor, relatează Agerpres.
Din echipă fac parte prof. univ. dr. Loredana Mereuță și doctoranda Adina Cîmpanu, sub coordonarea prof. univ. dr. Tudor Luchian. Cercetătorii au creat un sistem care permite observarea în timp real a unor forme neobișnuite de ADN implicate în reglarea expresiei genice.
Descoperirea aduce informații noi despre mecanismele moleculare care ar putea sta la baza unor viitoare terapii genice.
„Reglarea expresiei genelor este esenţială pentru viaţa oricărei celule: o activare excesivă sau insuficientă a unei gene poate declanşa o cascadă dezastruoasă de evenimente celulare, ducând la moartea celulei sau, în cazul cancerului, la imortalitatea acesteia”, explică, prin intermediul paginii UAIC, prof. univ. dr. Tudor Luchian.
Pentru a înțelege aceste dereglări, este necesară o analiză atentă a factorilor care influențează stabilitatea și comportamentul ADN-ului.
„În mod tradiţional, ADN-ul este văzut ca o dublă elice dreaptă, clasică. Cu toate acestea, în celulele noastre, ADN-ul este mult mai dinamic şi poate lua o varietate de forme neobişnuite, cum ar fi structuri cu patru lanţuri (G-quadruplexe) sau, aşa cum este subiectul acestui studiu, structuri i-motif. Acestea se formează în regiuni bogate în citozină (C) a genomului, cum ar fi telomerii (capetele cromozomilor) şi în anumite secvenţe promotoare ale genelor, fiind puternic influenţate de pH-ul mediului. Ele sunt considerate 'al doilea cod genetic', implicat în reglarea activităţii genelor”, precizează coordonatorul echipei.
Metoda dezvoltată la Iași utilizează o proteină nanoscopică ce formează un canal extrem de îngust într-o membrană. Prin acest canal trece un curent electric foarte slab. Atunci când moleculele de ADN interacționează cu nanoporul, apar modificări specifice ale curentului, care pot fi măsurate cu mare precizie.
Cu ajutorul acestei tehnici, cercetătorii au analizat structura i-motif și au identificat două modalități distincte de detectare.
Partea cu potențial direct pentru medicină privește posibilitatea de intervenție asupra acestor structuri.
Potrivit echipei, blocarea selectivă a i-motif-urilor din regiuni ale genelor asociate cu boli, inclusiv anumite tipuri de cancer, ar putea deschide drumul unor terapii capabile să controleze activitatea genică.
„În cadrul acestei cercetări am creat o moleculă mică, numită PNA (acid nucleic peptidic), formată din doar şase unităţi, care se potriveşte exact cu secvenţa de ADN studiată. Această moleculă funcţionează ca un 'întrerupător genetic' reversibil, care poate pătrunde controlat în structura i-motif şi să o destabilizeze, împiedicând formarea acesteia, mai ales înainte ca mediul să devină prea acid (scăderea pH-ului). Un avantaj major al PNA-ului este că este mult mai rezistent la degradarea enzimatică în corp decât ADN-ul sau ARN-ul obişnuit, ceea ce îi conferă un potenţial terapeutic important. Astfel de probe PNA ar putea fi optimizate - fie cuplându-se cu peptide care facilitează pătrunderea în celule, fie adăugând secvenţe nucleotidice adiţionale - pentru a ataca cu mai multă eficienţă structurile i-motif din celulă”, mai transmite Tudor Luchian.
El subliniază că studiul oferă o mai bună înțelegere a mecanismelor fundamentale ale vieții și creează premise pentru noi direcții terapeutice.
„Lucrarea noastră prezintă, astfel, o metodă puternică care permite studierea unei singure molecule de ADN, pentru a înţelege cum interacţionează structurile i-motif. În plus, studiul arată cum pot fi proiectate molecule speciale, numite PNA-uri terapeutice, care ar putea să ţintească aceste structuri şi să le controleze. Acest studiu nu doar că ne ajută să înţelegem mai bine mecanismele fundamentale ale vieţii, dar deschide şi perspective pentru viitoare strategii de tratament medical”, a subliniat coordonatorul echipei de cercetare a UAIC.
Rezultatele apar în studiul „Nanopore-Based, Real-Time Single-Molecule Probing of i-Motif Structural Dynamics and Targeted PNA Disruption”, publicat în revista „Nano Letters” a American Chemical Society, inclusă în clasamentul Nature Index, care reunește unele dintre cele mai relevante publicații internaționale din domeniul științelor vieții.
Ştiri video recomandate
