ДНК, молекула, в которой закодирована наследственная информация организма, также широко известна как двойная спираль. Открытие этой структуры в 1953 г. Джеймсом Уотсоном и Френсисом Криком впоследствии принесло им Нобелевскую премию, и более того, стало одним из важнейших научных прорывов XX века.
В последующих исследованиях было выяснено, что ДНК может иметь разные формы, в частности, правозакрученные А- и B- формы и левозакрученную Z-форму. B-форма представляет собой классическую двойную спираль, описанную Уотсоном и Криком. А-форма, вероятно, является лабораторным артефактом, т.к. образуется при недостатке влаги в окружающей среде и отличается большей скрученностью и толщиной. В 1979 г. была открыта левозакрученная Z-форма ДНК. Остов такой формы ДНК напоминает зигзаг, отсюда и пошло название Z. Такая структура, наряду с В-формой, существует в геноме многих организмов.
То, какая форма ДНК будет существовать в конкретном участке генома, зависит от последовательности нуклеотидов в нем. Менее известны тримерные (С- и D- формы) и тетрамерные комплексы ДНК, которые могут образовываться между разными нитями ДНК. Одной из самых необычных и неисследованных форм является G-квадруплекс . Эта структура образована четырьмя нитями ДНК и может формироваться на участках молекулы, богатых гуанином (это один из четырех нуклеотидов, из которых и состоит ДНК).
В статье, опубликованной в январском номере журнала Nature Chemistry, такие G-квадруплексы впервые были описаны в клетках человека. Исследование проводили на различных культурах раковых клеток человека (то есть раковых клетках, растущих на специальных питательных средах в лабораторных условиях). Для выявления G-квадруплексов были разработаны антитела, которые не реагируют на одно-, двух- или трех-цепочечные формы ДНК и специфически связываются с квадруплексами. Антитела были помечены специальной флуоресцентной меткой, благодаря которой с помощью микроскопа можно было увидеть расположение квадруплексов в ядрах клеток. Было показано, что квадруплексы находятся как на концах хромосом, так и в их телах.
При этом в зависимости от стадии клеточного цикла их распределение меняется. Наибольшее количество квадруплексов было обнаружено в S-фазе клеточного цикла, то есть тогда, когда ДНК реплицируется (удваивается) перед делением клетки. Кроме того, исследователями было выяснено, что большое количество таких структур локализуется в специфических генах, которые стимулируют развитие раковых опухолей (эти гены называются онкогенами). Изучение динамики образования квадруплексов в онкогенах поможет понять, как застопорить бесконтрольное деление раковых клеток. В работе показано, что если заблокировать репликацию ДНК, число квадруплексов достоверно уменьшается. Верно ли обратное, и можно ли каким-то образом специфически воздействовать на небольшие участки ДНК раковых клеток, чтобы остановить развитие опухоли, ещё предстоит выяснить. Профессор Шанкар Баласубраманян, возглавляющий научную группу, выполнившую исследование, настроен оптимистично.