50,000 个“结”分散在我们的 DNA 控制基因活动中

研究人员表示，绘制人类基因组中 50,000 个神秘“结”的图谱有朝一日可能会导致新抗癌药物的开发。

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科学家们绘制了人类DNA中数万个神秘“结”的图谱，它们可能在控制基因活性方面发挥着关键作用。

这项工作的研究人员表示，了解这些结（称为“i-motifs”）的确切位置可能会导致开发出治疗包括癌症在内的疾病的新疗法。

DNA 由称为核苷酸的构建块组成，每个核苷酸都携带以下碱基之一：腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶或胞嘧啶。这些碱基是构成 DNA 代码的单个字母。 DNA具有梯子状结构，通常情况下，梯子一侧的碱基与另一侧的伙伴配对，在中间连接起来形成梯子的横档。腺嘌呤与胸腺嘧啶配对，而鸟嘌呤与胞嘧啶配对。

然而，有时，胞嘧啶可以相互配对，而不是与鸟嘌呤配对。这会导致 DNA 分子自我扭曲，形成四链突出结构，称为 i 基序。

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研究人员于 2018 年首次在人类细胞中发现了 i-motif。当时，他们怀疑这些结可能是基因组的重要调节因子，有助于控制哪些基因打开或关闭。然而，到目前为止，人们对这些结状结构的确切位置以及人类基因组中有多少知之甚少。

在 8 月 29 日发表在The EMBO Journal上的一项新研究中，研究人员绘制了 50,000 个 i-motifs。研究作者指出，这些 i-motif 位于整个基因组中，但它们常见于控制基因活性的 DNA 片段中。

“我们的研究结果证实，i-motifs 不仅是实验室的好奇心，而且广泛存在，并且可能在基因组功能中发挥关键作用，”该研究的合著者兼靶向治疗中心主任 Daniel Christ澳大利亚加文医学研究所在一份声明中说道。

Christ 和同事在实验室从人体细胞中提取的 DNA 中找到了 i 基序。他们使用旨在特异性识别 i 基序并与 i 基序形成复合物的抗体精确定位了这些结。然后，研究小组纯化了这些抗体和结的复合物，以便对其中的 DNA 进行测序。

“我们发现 i-motif 与在细胞周期特定时间段高度活跃的基因相关，”该研究的主要作者、Garvan 的研究助理 Cristian David Peña Martinez 在声明中说道。细胞周期是细胞在体内复制的过程。

“这表明它们 [i-motifs] 在调节基因活性方面发挥着动态作用，”Peña Martinez 补充道。

研究小组还在与癌症相关的各种基因的“启动子”区域内发现了 i-motif。启动子是一种遗传物质，可以打开和关闭给定的基因，类似于电灯开关。在癌细胞中，这些基因可能失调，导致细胞分裂和肿瘤生长特征的增加。

研究小组提出，这一新发现暗示 i-motifs 有朝一日可能成为癌症相关药物的靶标。他们在 MYC 基因家族中发现了 i-motif，已知其活性在大约 70% 的人类癌症中失调。

Peña Martinez 说：“这提供了一个通过 i-motif 结构靶向疾病相关基因的令人兴奋的机会。”当然，需要更多的研究来将这一想法从理论转化为在人类癌症患者中的应用。