初めて、生きた細胞には今までにない新しいDNA構造の存在が科学者によって確認されました。
生きた細胞のDNAの「ねじれた結び目」の発見は、私たちの複雑な遺伝コードが、二重らせん構造だけでなく、DNAと会合するよりも複雑な対称性で作られていることを証明しています。
「私たちの大部分がDNAを考えるとき、我々は二重らせんを考える」と抗体研究の研究者、Garvan Institute of Medical ResearchのDaniel Christは語る。
「この新しい研究は、全く異なるDNA構造が存在することを思い起こさせるものであり、我々の細胞にとって重要である可能性が高い」
チームが同定した新しいDNA成分は、1990年代に初めて研究者によって発見されたインターカレートモチーフ（iモチーフ）構造と呼ばれていますが、これまで生体細胞ではなく生体外で目撃されていました。
私たちはキリストのチームのおかげで、iモチーフがヒト細胞に自然に存在することを知っています。これは、細胞生物学に対する構造の重要性を意味しています。これは研究室でしか実証されていませんでした。
ワトソンとクリックによって有名になったデュアルヘリカルスパイラルがDNA形状に慣れていれば、インターカレートされたモチーフの構成は驚くかもしれません。
「iモチーフはDNAの4本鎖「結び目」である」と研究を共同主導したゲノム学者Marcel Dinger氏は説明する。
「結び目構造では、同じDNA鎖上のC [シトシン]文字が互いに結合するため、これは反対の鎖上の「文字」がお互いを認識し、CsがGsに結合する二重らせんとは非常に異なっている[グアニン]。
新しい研究の最初の著者であるGarvanのMahdi Zeraatiによると、i-モチーフは、A-DNA、Z-DNA、3本鎖DNAおよびCruciformを含む2重らせん形態を取らない多数のDNA構造のうちの1つに過ぎないDNA - そして我々の細胞にも存在する可能性があります。
G-quadruplex（G4）DNAと呼ばれる別の種類のDNA構造は、2013年にヒト細胞の研究者によって初めて可視化され、細胞内のG4を明らかにするために人工抗体を使用しました。
新しい研究では、Zeraatiらの研究者らは、iモチーフを特異的に認識して結合することができる抗体断片（iMabと呼ばれる）を開発する同じ種類の技術を採用した。
そうすることで、それは免疫蛍光発光で細胞内の位置を強調した。
「私たちが最も興奮しているのは、緑色の斑点、つまりiモチーフが時間の経過とともに出現し、消えていくことがわかったので、それらが形成し、溶解し、再び形成していることがわかっている」Zeraati は言う。
iモチーフ構造がどのように機能するかを知ることはまだまだたくさんあるが、この発見は、一時的なiモチーフが一般に細胞の「ライフサイクル」の後期に形成されることを示している。 - DNAが活発に「読まれている」とき、具体的にはG1期後期と呼ばれる。
iモチーフはまた、遺伝子がオンまたはオフに切り替わるかどうかを制御するDNAの領域、およびテロメアにおいて、加齢に関連する遺伝子マーカーとして知られている「プロモーター」領域に見られる傾向がある。
「私たちは、iモチーフの出入りは彼らがやることの手掛かりだと思っています。
「遺伝子のスイッチを入れたり切ったり、遺伝子が積極的に読み込まれているかどうかに影響を与えるのに役立つと思われる。
この新しい形のDNAが細胞内に存在することが明らかになった今、研究者はこれらの構造が体内で何をしているのかを把握する必要があります。
Zeraatiが説明しているように、iモチーフだけでなく、A-DNA、Z-DNA、3本鎖DNA、十字形DNAについても、その答えが本当に重要になる可能性があります。
「これらの代替DNAコンフォメーションは、細胞内のタンパク質がそれらの同族DNA配列を認識し、それらの制御機能を発揮するために重要であるかもしれない」とZeraatiはScienceAlertに説明した。
したがって、これらの構造の形成は、細胞が正常に機能するために最も重要であり、これらの構造の収差は病理学的結果をもたらす可能性がある」と述べている。
この知見はNature Chemistryに報告されている。
