Znajdź zawartość

Nowy rodzaj testu genetycznego został opracowany przez badaczy z amerykańskich Narodowych Instytutów Zdrowia (NIH). W przeciwieństwie do typowych technologii, badających sekwencję zasad azotowych w nici DNA, pomysł Amerykanów opiera się na poszukiwaniu różnic w organizacji przestrzennej cząsteczek DNA przenoszących różną informację genetyczną. Opracowana technika wykorzystuje zdolność nici DNA do tworzenia tzw. struktur drugo- i trzeciorzędowych, czyli struktur przestrzennych powstających w wyniku interakcji pomiędzy różnymi, niekiedy odległymi od siebie fragmentami cząsteczek. Jak twierdzą badacze z NIH, wykrywanie różnic w trójwymiarowym układzie różnych nici DNA pozwala na szybkie i wydajne wykrywanie różnic pomiędzy genomami osobników należących do tego samego lub różnych gatunków. Zasada działania nowego testu opiera się na założeniu, iż silnie zwinięte nici DNA są mniej podatne na niszczące działanie wolnych rodników niż cząsteczki wyprostowane. Jeżeli więc nić nie wykazuje złożonej struktury 3D, zostanie pocięta na bardzo drobne fragmenty, zaś cięcie odcinków bardziej skręconych da nieco większe produkty. Analiza wielkości powstających w ten sposób cząsteczek pozwala więc na porównanie stopnia złożoności budowy dwóch nici DNA oraz ich podobieństwa strukturalnego. Powszechnie uważa się, że fragmenty DNA odpowiedzialne za istotne funkcje życiowe nie powinny podlegać większym zmianom w toku ewolucji. Wynika to z faktu, że geny kluczowe dla przeżycia organzmów muszą wykazywać stosunkowo niską zmienność, w przeciwieństwie do sekwencji mniej ważnych, których mutacje nie są zwykle związane z poważnymi konsekwencjami. Na tym jednak nie koniec, bowiem wiele spośród tzw. sekwencji pozagenowych także może odgrywać istotną rolę w regulowaniu wielu procesów wewnątrzkomórkowych. One także mogą zostać zbadane z wykorzystaniem nowego pomysłu badaczy z NIH. Zwykle myślimy o DNA jak o ciągu liter na monitorze komputera, przez co zapominamy, że ten ciąg liter jest w rzeczywistości trójwymiarową cząsteczką. Tymczasem kształt ma ogromne znaczenie, wyjaśnia dr Elliott Margulies, jeden z naukowców zaangażowanych w badania. Białka wpływające na funkcje biologiczne dzięki wiązaniu DNA rozpoznają coś więcej, niż tylko sekwencję zasad azotowych. Proteiny te "widzą" także powierzchnię cząsteczki DNA i wyszukują na niej kształt, który umożliwia dopasowanie w stylu "klucza i zamka". Naukowcy z NIH ocenili prawdziwość swoich przypuszczeń doświadczalnie. Pobrano w tym celu próbki materiału genetycznego od 37 gatunków ssaków, m.n. od człowieka, myszy i szympansa. Analiza struktury przestrzennej DNA wykazała, że aż około 12% tzw. niekodującego DNA, czyli informacji genetycznej niezawierającej informacji o budowie białek lub RNA, może mieć istotne znaczenie biologiczne. Jest to liczba aż dwukrotnie wyższa, niż wynikało z dotychczasowych analiz, opartych wyłącznie na porównywaniu krótkich sekwencji zasad azotowych w nici DNA. Autorzy pomysłu uważają, że opracowana przez nich metoda pozwoli na "namierzenie" wielu istotnych fragmentów materiału genetycznego, które będzie można następnie poddać bardziej szczegółowym analizom. Test będzie miał więc charakter "przesiewowy", lecz jego ograniczona precyzja będzie rekompensowana przez wysoką przepustowość i niski koszt wykonania. Wiele wskazuje na to, że nowa technika może znaleźć zastosowanie także w medycynie. Udało się bowiem zaobserwować, że nawet drobne zmiany w niekodujących odcinkach DNA mogą powodować istotne różnice w funkcjonowaniu genomu. Przeprowadzone analizy wykazały, że nici DNA u osób cierpiących na różnego rodzaju choroby genetyczne mają tendencję do tworzenia wielu form przestrzennych zamiast jednej, ściśle określonej, jak ma to miejsce u ludzi zdrowych. Niestety, minie najprawdopodobniej wiele lat, zanim dokładnie zrozumiemy, jakie są konsekwencje tych zmian.