Cum poate fi „vazut” ADN-ul in timp real, molecula cu molecula, si ce legatura are acest lucru cu viitoarele terapii impotriva cancerului? Raspunsul vine de la Iasi, unde cercetatorii de la Facultatea de Fizica a Universitatii „Alexandru Ioan Cuza” (UAIC) au facut un pas important in intelegerea mecanismelor genetice fundamentale.
Descoperire realizata la Universitatea „Alexandru Ioan Cuza” Iasi
Echipa UAIC, formata din prof. univ. dr. Loredana Mereuta si doctoranda Adina Cimpanu, coordonata de prof. univ. dr. Tudor Luchian, a dezvoltat o metoda moderna care permite observarea, in timp real, a unor structuri speciale ale ADN-ului implicate in reglarea expresiei genelor.
Descoperirea ofera perspective noi asupra mecanismelor moleculare care ar putea sta la baza viitoarelor terapii genice.
“Reglarea expresiei genelor este esentiala pentru viata oricarei celule: o activare excesiva sau insuficienta a unei gene poate declansa o cascada dezastruoasa de evenimente celulare, ducand la moartea celulei sau, in cazul cancerului, la imortalitatea acesteia”, explica, prin potrivit UAIC, prof. univ. dr. Tudor Luchian.
ADN-ul, mai mult decat o dubla elice
Pentru a intelege aceste mecanisme disfunctionale, este fundamentala intelegerea factorilor care influenteaza stabilitatea si comportamentul ADN-ului.
“In mod traditional, ADN-ul este vazut ca o dubla elice dreapta, clasica. Cu toate acestea, in celulele noastre, ADN-ul este mult mai dinamic si poate lua o varietate de forme neobisnuite, cum ar fi structuri cu patru lanturi (G-quadruplexe) sau, asa cum este subiectul acestui studiu, structuri i-motif. Acestea se formeaza in regiuni bogate in citozina (C) a genomului, cum ar fi telomerii (capetele cromozomilor) si in anumite secvente promotoare ale genelor, fiind puternic influentate de pH-ul mediului. Ele sunt considerate ‘al doilea cod genetic”, implicat in reglarea activitatii genelor”, precizeaza coordonatorul echipei.
Tehnologie nanoscopica pentru observatii in timp real
Metoda dezvoltata de cercetatorii UAIC se bazeaza pe utilizarea unei proteine nanoscopice care formeaza un canal extrem de ingust intr-o membrana. Atunci cand un curent electric foarte slab trece prin acest canal, moleculele de ADN care interactioneaza cu nanoporul determina modificari specifice ale curentului, care pot fi masurate cu o precizie remarcabila.
PNA – un posibil „intrerupator genetic”
Una dintre cele mai promitatoare directii ale cercetarii vizeaza aplicabilitatea medicala. Echipa a creat o molecula mica, numita PNA (acid nucleic peptidic), capabila sa se lege selectiv de structura i-motif si sa o destabilizeze.
Aceasta molecula functioneaza ca un „intrerupator genetic” reversibil si are avantajul unei rezistente mult mai mari la degradarea enzimatica in organism, comparativ cu ADN-ul sau ARN-ul. Potrivit cercetatorilor, PNA-urile ar putea fi optimizate pentru a regla activitatea genelor implicate in anumite boli, inclusiv unele tipuri de cancer.
Perspective pentru terapii genetice inovatoare
Studiul contribuie la intelegerea mecanismelor fundamentale ale vietii si deschide noi perspective pentru dezvoltarea unor noi strategii de tratament.
Rezultatele cercetarii sunt prezentate in lucrarea „Nanopore-Based, Real-Time Single-Molecule Probing of i-Motif Structural Dynamics and Targeted PNA Disruption”, publicata in prestigiosul jurnal Nano Letters al American Chemical Society, inclus in clasamentul Nature Index.
Sursa foto: Universitatea Alexandru Ioan Cuza din Iasi/FB
Etichete: ADN, medicina genica, tratament genic, universitatea alexandru ioan cuza iasi
