Forskare visar att fyrsträngat DNA bildas och veckas upp

Umeåforskare har upptäckt att specifika DNA-sekvenser rika på byggstenen guanin hos jästarten Schizosaccharomyces pombe kan bilda en speciell form av fyrsträngat DNA. Dessutom visar de att motorproteinet Pfh1 kan vecka upp dessa strukturer, vilket bidrar till att arvsmassan förblir intakt. Detta enligt en studie som nyligen publicerats i tidskriften Nucleic Acids Research.

DNA-molekylen är känd för sin spiralformade figur, där två strängar slingrar sig runt varandra. Men DNA förekommer även i andra konfigurationer. En av dessa speciella former består av guaninrikt fyrsträngat DNA, så kallade G4-strukturer. Guanin är en av DNA molekylens fyra byggstenar. En lång rad tidigare studier av olika organismer har pekat på att G4-strukturer bildas i arvsmassan och att de fyller viktiga biologiska funktioner, till exempel reglering av genuttryck.

– Med olika biokemiska och biofysikaliska metoder har vi kunnat visa att specifika guaninrika DNA-sekvenser i ribosomala DNA-regionen och telomererna hos Schizosaccharomyces pombe också har en stark benägenhet att bilda G4-strukturer, säger Nasim Sabouri, forskarassistent vid Institutionen för medicinsk kemi och biofysik, och en av författarna till artikeln.

G4-strukturer utgör hot ifall de kontinuerligt existerar i arvsmassan. Helikaser är en typ av specialiserade motorproteiner som har förmågan att vecka upp olika typer av DNA. Fram till nu har det dock inte funnits klara bevis om G4-strukturerna bildas i dessa regioner i Schizosaccharomyces pombe och inte heller vilket protein som är ansvarigt för G4-strukturernas uppveckning,

– Våra cellbiologiska och biokemiska experiment påvisar att helikaset Pfh1 binder till de specifika guaninrika DNA-sekvenserna i cellen och har dessutom förmågan att vecka upp bildade G4-strukturer. Att effektivt kunna vecka upp dessa strukturer är en nödvändighet för att kunna säkerställa kopieringen av arvsmassan, säger Nasim Sabouri.

Forskningen kring G4-strukturer är ännu i sin linda. Man tror att G4-strukturer kan hämma vissa processer i cellen, däribland kopieringen av DNA:t, och de har kopplats till utvecklandet av cancer samt neurodegenerativa sjukdomar hos människan. Således måste bildandet och eliminerandet av G4-strukturer vara väl balanserade för att tillgodose cellens behov och fortlevnad.

– Ett intressant forskningsområde är framtagandet av molekyler som specifikt kan binda till och stabilisera G4-strukturer, som potentiellt skulle kunna stänga av uttrycket av vissa gener som är involverade i utvecklandet av tumörer. En förhoppning är att kunskapen i framtiden ska kunna användas för att utveckla nya läkemedel mot cancer. Detta är något som vi för närvarande fokuserar på, säger Nasim Sabouri.

Forskarna bakom studien är alla verksamma på Institutionen för medicinsk kemi och biofysik vid Umeå universitet: Marcus Wallgren, Jani Basha Mohammad, Kok-Phen Yan, Parham Pourbozorgi-Langroudi, Mahsa Ebrahimi och Nasim Sabouri.

Läs en digital publicering av artikeln i Nucleic Acids Research

Om publikationen:Nucleic Acids Research, artikel: G-rich telomeric and ribosomal DNA sequences from the fission yeast genome form stable G-quadruplex DNA structures in vitro and are unwound by the Pfh1 DNA helicase. Författare: Marcus Wallgren, Jani Basha Mohammad, Kok-Phen Yan, Parham Pourbozorgi-Langroudi, Mahsa Ebrahimi och Nasim Sabouri. DIO: 10.1093/nar/gkw349

För mer information, kontakta gärna:

Nasim Sabouri, Institutionen för medicinsk kemi och biofysik
Telefon: 072-566 2505
E-post: nasim.sabouri@umu.se

Pressbild för nedladdning. Foto: Markus Marcetic © Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse/Kungl. Vetenskapsakademien

Bildtext: Jästarten Schizosaccharomyces pombe användes som experimentell modellorganism i studien. Jästsvamp är i dag en viktigt redskap i den biologiska forskningen. Foto: Wikipedia