子科生物報道：眾所周知，DNA是雙螺旋結(jié)構(gòu)的。不過，澳大利亞加文醫(yī)學研究所的科學家發(fā)現(xiàn)，人類基因組中還包含5萬多個獨特的“結(jié)”狀DNA結(jié)構(gòu)，稱為i-motif。

他們在《EMBO雜志》上發(fā)表了這些獨特DNA結(jié)構(gòu)的首張綜合圖譜，揭示了它們在疾病相關(guān)的基因調(diào)控中的潛在作用。

2018年，加文醫(yī)學研究所的科學家們利用他們開發(fā)的一種抗體工具，首次在人類活體細胞內(nèi)直接觀察到i-motif，但這種結(jié)構(gòu)在人類基因組中的豐度和分布仍不清楚。目前的這項研究是以此為基礎(chǔ)，利用這種抗體來鑒定整個基因組中i-motif的位置。

通訊作者、加文醫(yī)學研究所靶向治療中心主任Daniel Christ教授表示：“在這項研究中，我們繪制出人類基因組中5萬多個i-motif位點，這些位點出現(xiàn)在我們研究的所有三種細胞類型中。”

“對于一種曾備受爭議的DNA結(jié)構(gòu)來說，這是一個非常高的數(shù)字。我們的研究結(jié)果證實，i-motif不是實驗室的奇異現(xiàn)象，而是廣泛存在的，并且可能在基因組功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用，”他說。

i-motif可能調(diào)控基因活性

i-motif 是一種不同于標志性雙螺旋形狀的DNA結(jié)構(gòu)。它們是在同一條DNA鏈上的胞嘧啶堿基相互配對時形成的，產(chǎn)生了一種從雙螺旋結(jié)構(gòu)中突出的扭曲DNA“結(jié)”。

研究人員利用高親和力的 i-motif 免疫沉淀以及測序，繪制了人類MCF7、U2OS和HEK293T細胞中基因組DNA上的i-motif圖譜。

他們發(fā)現(xiàn)，i-motif并非隨機分散的，而是集中在基因組的關(guān)鍵功能區(qū)域，包括控制基因活性的區(qū)域。

第一作者Cristian David Pe?a Martinez 表示：“我們發(fā)現(xiàn)，在細胞周期的特定時間內(nèi)，i-motif與高度活躍的基因有關(guān)。這表明它們在調(diào)節(jié)基因活性方面發(fā)揮著動態(tài)作用。”

“我們還發(fā)現(xiàn)，i-motif 出現(xiàn)在癌基因的啟動子區(qū)域，比如Myc基因，它編碼了癌癥中知名的'不可成藥'靶點之一。這為研究人員帶來了機會，有望通過i-motif結(jié)構(gòu)靶向致病基因，”他說。

i -motif為診斷和治療帶來希望

加文醫(yī)學研究所首席科學官Sarah Kummerfeld 副教授稱：“i-motif廣泛存在于這些熱門靶點的附近，有望帶來診斷和治療的新方法。也許人們能設(shè)計出以i-motif為靶點的藥物來影響基因表達，這可能會擴大目前的治療選擇。” 

Christ教授補充說，i-motif的繪制得益于加文研究所在抗體開發(fā)和基因組學研究方面的特長?！斑@項研究是一個例子，說明了基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新如何結(jié)合在一起，實現(xiàn)改變范式的發(fā)現(xiàn)，”他談道。