18 февраля 2020, вторник, 04:47
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

19 апреля 2018, 12:31

Нестандартные структуры ДНК станут наноконтейнерами для лекарств

Pixabay

Сотрудники Федерального научно-клинического центра (ФНКЦ) физико-химической медицины изучили способность молекул ДНК образовывать необычные структуры — i-мотивы. Они характерны для некоторых фрагментов ДНК и РНК и представляют собой четырехнитевые крестообразные конструкции. Эти конструкции могут быть сенсорами и наноконтейнерами, которые высвобождают хранимые вещества при определенных условиях, что полезно, например, при доставке лекарств. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) и опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics, кратко о ней сообщает пресс-релиз РНФ.

В последние годы появляются работы, описывающие очень необычные, так называемые неканонические структуры молекул ДНК. Например, фрагменты спирали, содержащие большое количество одного типа ее частей нуклеотидов (цитидина, С), — С-богатые фрагменты ДНК или РНК — образуют четырехнитевую структуру i-мотивов. По словам ученых, объяснить их строение проще на пальцах, причем буквально. Сначала соедините концы пальцев обеих рук. Так образуются связи между двумя нуклеотидными цепочками в обычной ДНК. Теперь попросите друга сделать то же самое, но предварительно просунув свои пальцы между вашими. Получился i-мотив, точнее, его ядро. Такие структуры могут образовываться в системе из одной, двух, трех и четырех отдельных молекул ДНК.

Для того чтобы понять закономерности сборки многомерных i-мотивов, ученые исследовали поведение молекул ДНК, состоящих из блоков цитидина (C-блок) и инертных фрагментов, то есть не принимающих участие в образовании i-мотива. Формирование и разнообразие сборок особенно наглядно можно наблюдать с помощью атомно-силовой микроскопии, которая позволяет определять рельеф поверхности с очень высоким разрешением, вплоть до атомарного. Оказалось, что С-блоки формируют плотную упорядоченную структуру, при этом число образующихся у них хвостов позволяет судить о количестве нуклеотидных цепей в составе структуры. В целом конструкции напоминают «жучков» или «гусениц»: i-мотив образует «тело», а инертные фрагменты выпячиваются в виде «ножек».

«Сегодня понятно, что изменение пространственной организации хроматина играет важную регуляторную роль. Развитие 3D-геномики, изучение приспособительных механизмов и природы патологий, связанных с геномными перестройками – онкологии, нейродегенеративных заболеваний и других, – требуют понимания динамики структур ДНК. Данные последних исследований свидетельствуют о том, что способность одних и тех же нуклеотидных фрагментов формировать различные структуры и участвовать в самосборке комплексов с другими молекулами является природной функцией ДНК и РНК. Поэтому очень важно исследовать закономерности структурных переходов, выяснить, как именно и почему складываются необычные конструкции», — рассказывает Галина Позмогова, доктор химических наук, профессор, руководитель лаборатории искусственного антителогенеза ФНКЦ физико-химической медицины.

Ученые сконструировали небольшие нуклеотидные цепи из цитидина (ядро i-мотива, или «тело жучков») и инертного к i-мотиву тимидина («ножки жучков»). С применением арсенала физико-химических методов они выяснили, что в зависимости от длины С-блока и условий сборки можно получать комплексы с разным числом «ножек». Кроме того, исследователи предложили фундаментальный принцип сборки нуклеотидных цепей в подобные структуры. Длинные С-участки разных молекул укладываются так, чтобы образовать единое ядро i-мотива с минимальным количеством петель для каждой нуклеотидной цепи. Компьютерное моделирование показало, что подобное поведение молекул энергетически выгодно, а потому получающаяся структура стабильна.

«На примере новых сборок мы показали, что можем найти правила, по которым формируются разветвленные наноконструкции, особенно востребованные при создании объемных моделей ДНК-оригами. Значение наших результатов двояко. С одной стороны, они интересны с точки зрения биологической функции i-мотивов — регуляции процессов с участием ДНК. С другой стороны, важное значение они имеют для разработки и создания наноструктур с заданными регулируемыми параметрами. У нас это количество «ножек», к концам которых можно присоединить какие-нибудь функциональные химические группы. А для того чтобы регулировать другой важный параметр стабильности i-мотивных структур — рН-зависимое изменение формы, мы предложили вводить в состав исходных нуклеотидных цепей специальные химически модифицированные звенья, что расширяет возможности их применения в живых системах», — заключает Галина Позмогова.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.