Il “naso” del chimico odora differenze critiche nella struttura del DNA

Illustrazione di un “naso” chimico che rileva la struttura G-quadruplex. Credito: Richard Holly / UCR

Piccoli cambiamenti nella struttura del DNA sono stati implicati nel cancro al seno e in altre malattie, ma sono stati estremamente difficili da rilevare, fino ad ora.


Usando quello che chiamano un “naso chimico”, i chimici dell’Università della California, Riverside possono “annusare” quando parti del DNA vengono piegate in modi insoliti. Il loro lavoro sulla progettazione e la dimostrazione di questo sistema è stato pubblicato sulla rivista Chimica della natura.

“Se la sequenza del DNA è piegata, può impedire la trascrizione di un gene associato a un particolare pezzo di DNA”, ha detto l’autore dello studio e professore di chimica presso l’Università della California, Wenwan Chung. In altre parole, questo potrebbe avere un file Effetto positivo Silenziando un gene che potrebbe potenzialmente provocare il cancro o indurre tumori “.

Al contrario, il ripiegamento del DNA può anche avere un effetto negativo.

“Le pieghe del DNA possono inibire la produzione di proteine ​​virali per ridurre la risposta immunitaria”, ha detto Chung.

Studiare come queste pieghe influenzano gli esseri viventi, positivamente o negativamente, richiede che gli scienziati prima scoprano la loro esistenza. Per fare questo, il professore di chimica organica dell’Università della California Richard Holly e colleghi hanno modificato un concetto precedentemente utilizzato per percepire altre cose, come i componenti chimici in diversi tipi di vino.

Le sostanze chimiche nel sistema possono essere progettate per cercare quasi tutti i tipi di molecole target. Tuttavia, il modo in cui viene solitamente utilizzato il “naso” non è in grado di rilevare il DNA. Una volta aggiunto il set di ingredienti aggiuntivi non standard di Hooley, il naso può fiutare il suo bersaglio del DNA.

Diagramma del sistema che risponde al rilevamento G-quadruplex. Credito: Richard Holly / UCR

“Gli esseri umani scoprono odori inalando aria che contiene molecole di odore che si legano a più recettori all’interno del naso”, ha detto Holly. “Il nostro sistema è paragonabile perché abbiamo più recettori in grado di interagire con le pieghe del DNA che stiamo cercando”.

Il naso chimico è composto da tre parti: molecole ospiti, molecole ospiti fluorescenti e DNA, che è il bersaglio. Quando le pieghe desiderate sono presenti, l’ospite si accende, avvisando gli scienziati della loro presenza nel campione.

Il DNA è composto da quattro acidi nucleici: guanina, adenina, citosina e timina. Il più delle volte, questi acidi formano una doppia elica struttura Sembra una scala. A volte le regioni ricche di guanina vengono piegate in modo diverso, creando quello che viene chiamato un G-quadruplex.

Le parti del genoma che compongono queste strutture quaternarie sono molto complesse, sebbene i ricercatori dell’Università della California, Riverside, abbiano scoperto che le loro pieghe regolano l’espressione genica e svolgono un ruolo chiave nel mantenimento della salute delle cellule.

In questo esperimento, i ricercatori volevano dimostrare la loro capacità di rilevare un tipo specifico di quaternario composto da quattro guanine. Dopo averlo fatto, Chung ha detto che il team di ricerca avrebbe cercato di costruire sul suo successo.

“Ora pensiamo di poter fare di più”, ha detto. “Ci sono altre strutture tridimensionali nel DNA, e vogliamo capirle anche noi”.

I ricercatori esamineranno come le forze che danneggiano il DNA influenzano il modo in cui viene piegato. Studieranno anche il ripiegamento dell’RNA perché l’RNA svolge importanti funzioni nella cellula.

“L’RNA contiene strutture più complesse del DNA ed è difficile da analizzare, ma la comprensione della sua struttura ha un grande potenziale per la ricerca sulle malattie”, ha detto Chung.


Il quadruplo enigma del DNA inizia a svelarsi


maggiori informazioni:
Junyi Chen et al, differenziazione selettiva e classificazione delle strutture G-quadruplex con gruppo di rilevamento ospite e ospite, Chimica della natura (2021). DOI: 10.1038 / s41557-021-00647-9

la citazione: Il ‘naso’ chimico odora differenze critiche nelle strutture del DNA (2021, 4 maggio) Estratto il 4 maggio 2021 da https://phys.org/news/2021-05-chemical-nose-critical-differences-dna .html

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