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
Their superb images are great in accuracy and splendid in design. The virus and antibody pictures are a highlight of our book
Prof. Reinhard Renneberg HKUST (Hong Kong), Academic Press "Biotechnology for Beginners"