U studiji, objavljenoj 21. lipnja u časopisu Nature, istraživači su koristili tehnike slikanja visoke razlučivosti kako bi otkrili novu i složenu strukturu DNK molekule koju su stvorili, a koja oponaša aktivnost proteina zvanog zeleni fluorescentni protein (GFP). GFP, koji se dobiva iz meduza, postao je važan laboratorijski alat koji funkcionira kao fluorescentna oznaka ili svjetionik u stanicama.
Nalazi unapređuju znanost o tome kako se DNK može saviti u složene oblike i pomoći će istraživačima da izgrade takve molekule DNK za razne laboratorijske i kliničke primjene. Fluorescentna oznaka cijele DNK koja oponaša GFP, na primjer, često bi bila idealna za označavanje ciljanih dijelova DNK u biološkim studijama i dijagnostičkim testovima, a bila bi relativno jeftina za izradu.
"Ova otkrića stvarno mijenjaju naše razumijevanje onoga što možemo učiniti s DNK", rekla je koautorica studije Samie Jaffrei, dr. sc., Greenberg-Starr profesorica farmakologije i članica Centra za rak Sandra i Edward Meyer pri Weill Cornell Medicine.
DNK postoji u prirodi uglavnom u obliku dvolančane, "upletene ljestve" ili "zavojnice" i služi kao relativno stabilno skladište genetskih informacija. Sve druge složene biološke procese u stanicama provode druge vrste molekula, posebice bjelančevine.
Prošle godine, dr. Jaffrei i kolege izvijestili su u časopisu ACS Chemical Biology o otkriću jedne takve molekule: jednolančane DNK koja se savija na način koji joj omogućuje oponašanje aktivnosti GFP-a. Molekula DNK, koju je dr. Jeffrey nazvao "zelena salata" zbog boje fluorescentnih emisija, djeluje tako da se veže za drugu malu organsku molekulu, potencijalno fluorescentni "fluorofor" sličan onom u srcu GFP-a, i stiska je na način koji aktivira njegovu sposobnost da fluorescira. Istraživači su pokazali kombinaciju "zelene salate" i fluorofora kao fluorescentne oznake za brzo otkrivanje SARS-CoV-2, uzročnika COVID-19.
Dr. Jaffrei i njegov tim otkrili su salatu tako što su napravili mnogo jednolančane DNK i pregledali one sa željenom sposobnošću aktiviranja fluorofora. Ali nisu znali kakvu je strukturu salata koristila da dobije tu sposobnost. Kako bi odredili tu strukturu, obratili su se - u novoj studiji - svom dugogodišnjem suradniku, višem istraživaču NHLBI-a dr. Adrianu R. Ferre-D'Amareu.
Istraživanje, koje je vodila dr. Louise Passalacqua, znanstvena suradnica u timu dr. Fere-D'Amarea, koristilo je napredne tehnike strukturalnog oslikavanja, uključujući krioelektronsku mikroskopiju, kako bi se razlučila struktura zelene salate na atomskoj razini. Otkrili su da se savija u oblik koji u svom središtu ima četverosmjernu DNK spojnicu, kakvu dosad nismo vidjeli, hvatajući fluorofor na način da ga aktivira. Također su primijetili da nabore salate drže zajedno veze između nukleobaza — građevnih blokova DNK koji se često nazivaju "slova" u DNK abecedi od četiri slova.
"Ono što smo otkrili nije DNK koja pokušava biti poput proteina; DNK je ta koja radi ono što radi GFP, ali na svoj poseban način," rekao je dr. Fere-D'Amare.
Istraživači su rekli da bi otkrića trebala ubrzati razvoj fluorescentnih molekula DNK kao što je zelena salata za brze dijagnostičke testove, kao i niz drugih znanstvenih primjena gdje je poželjna fluorescentna oznaka na bazi DNK.
"Studije poput ove bit će ključne za stvaranje novih alata temeljenih na DNK", rekao je dr. Jeffrey.
Komentari čitatelja
na naše novosti