Дата:
12.10.2016
Образовательный постер - структура ДНК квадруплекса
  • Поделиться

Третичные структуры в нуклеиновых кислотах могут сильно влиять на работу белков, которые их обслуживают. Чаще это касается молекул РНК, которые могут образовывать псевдоузлы, шпильки с петлями и триплексы [1]. ДНК, как более стабильный в водном растворе полимер, чаще существует в линейной двуспиральной форме. В ДНК при помощи комбинаций четырех различных мономерных молекул — нуклеотидов, соединенных в длинную цепь, записана информация о строении белков организма. Две цепи дезоксирибонуклеотидов взаимодействуют друг с другом по определенному правилу (аденин связывается с тимином, а гуанин с цитозином) с образованием протяженной двойной спирали. В ядре одной средней человеческой клетки в объеме 40 кубических микрометров упаковано 2 метра ДНК [2]. ДНК может существовать в 3 различных формах, в которых каждая из комплементарных цепей не образуют третичных структур. Исключением из правила является формирование из определенных последовательностей ДНК квадруплексов, в которых одна из комплементарных цепей ДНК (реже две разные) образует складку из трех петель, стабилизированную ионом магния или ионами калия. Подобные структуры могут возникать, если в цепи ДНК присутствуют гуанин-богатые повторы [3]. Иногда формирование ДНК-квадруплексов оправдано с точки зрения функционирования клетки. Так, например, квадруплексы могут стабилизировать концы хромосом [4]. Однако, появление квадруплексов внутри работающих генов может приводить к прекращению их работы, поскольку полимеразы, копирующие ДНК этих генов, не могут преодолеть эту третичную структуру.

Связь квадруплексов ДНК с боковым амиотрофическим склерозом

В последние пару лет были опубликованы работы, демонстрирующие связь наличия квадруплексов в ДНК с заболеванием боковым амиотрофическим склерозом, от которого, в частности, страдает известный физик-теоретик, специалист в области изучения черных дыр, Стивен Хокинг. Это пока неизлечимое нейродегенеративное заболевание, при котором поражаются двигательные нейроны как в головном, так и в спинном мозге, в результате чего наступает атрофия мышц и паралич. В случае с этим заболеванием ДНК квадруплексы из повторов последовательности GGGGCC образуются в гене C9orf72, при поломке которого запускается молекулярный каскад, приводящий к нейродегенеративным патологиям [5, 6].

  • Руководство проекта, 3D-визуализация и моделирование:
    Иван Константинов
  • Дизайн и вёрстка:
    Кирилл Мартьянов
  • Научная консультация, тексты:
    Юрий Стефанов, к.б.н.
  • Молекулярное моделирование:
    Дмитрий Щербинин, к.б.н.
  • Контроль высочайшего качества производства:
    Марина Деева
Molecular modelling through computer graphics permits plenty of latitude for exercising artistic talent to inform, explain and instruct. Visual Science shows the way with its high quality, accurate, informative graphics that explain even the most complex processes of life
Lewis Sadler MA, Msc. Chief Science Officer at Visible Productions Inc., Research Assistant Prof. University of Illinois at Chicago, (US)