DNK može da oponaša funkcije proteina savijanjem u složene, trodimenzionalne strukture, prema studiji istraživača sa Veill Cornell Medicine i Nacionalnog instituta za srce, pluća i krv, koji je deo Nacionalnog instituta za zdravlje.
U studiji, objavljenoj 21. juna u časopisu Nature, istraživači su koristili tehnike snimanja visoke rezolucije kako bi otkrili novu i složenu strukturu molekula DNK koji su stvorili i koja oponaša aktivnost proteina koji se zove zeleni fluorescentni protein (GFP). GFP, koji je izveden iz meduza, postao je važan laboratorijski alat, koji funkcioniše kao fluorescentna oznaka ili svetionik u ćelijama.
Nalazi unapređuju nauku o tome kako se DNK može pretvoriti u složene oblike i pomoći će istraživačima da izgrade takve molekule DNK za različite laboratorijske i kliničke primene. Potpuno DNK fluorescentna oznaka koja imitira GFP, na primer, često bi bila idealna za obeležavanje ciljanih delova DNK u biološkim studijama i dijagnostičkim testovima, a bila bi relativno jeftina za izradu.
„Ovi nalazi zaista menjaju naše razumevanje onoga što možemo da uradimo sa DNK“, rekao je koautor studije dr Samie Jaffrei, Greenberg-Starr profesor farmakologije i član Centra za rak Sandra i Edvard Mejer u Veill Cornell Medicine.
DNK u prirodi postoji uglavnom u dvolančanoj, „uvrnutoj lestvici“ ili „zavojnoj“ formi, i služi kao relativno stabilno skladište genetskih informacija. Sve druge složene biološke procese u ćelijama obavljaju druge vrste molekula, posebno proteini.
Prošle godine, dr Jaffrei i kolege su izvestili u ACS Chemical Biologi o otkrivanju jednog takvog molekula: jednolančane DNK koja se savija na način koji joj omogućava da oponaša aktivnost GFP-a. Molekul DNK, koji je dr Džefri nazvao „zelatom“ zbog boje fluorescentnih emisija, funkcioniše tako što se vezuje za drugi mali organski molekul, potencijalno fluorescentni „fluorofor“ sličan onom u srcu GFP-a, i stisne ga u način koji aktivira njegovu sposobnost fluorescencije. Istraživači su demonstrirali kombinaciju zelene salate i fluorofora kao fluorescentnu oznaku za brzo otkrivanje SARS-CoV-2, uzroka COVID-19.
Dr Jaffrei i njegov tim su otkrili zelenu salatu tako što su napravili mnogo jednolančanih DNK i pregledali one sa željenom sposobnošću aktiviranja fluorofora. Ali nisu znali kakvu je strukturu koristila salata da bi stekla ovu sposobnost. Da bi utvrdili tu strukturu, obratili su se – u novoj studiji – svom dugogodišnjem saradniku, NHLBI starijem istraživaču dr Adrianu R. Ferre-D’Amareu.
U istraživanju koje je vodio dr Luiz Pasalakva, naučni saradnik u timu dr Fere-D’Amarea, korišćene su napredne tehnike strukturalnog snimanja, uključujući krio-elektronsku mikroskopiju, da bi se razrešila struktura zelene salate u rezoluciji na atomskoj skali. Otkrili su da se savija u oblik koji u svom središtu ima četvorosmerni spoj DNK, tipa koji nikada ranije nije viđen, zatvarajući fluorofor na način koji ga aktivira. Takođe su primetili da se savijanja zelene salate drže zajedno sa vezama između nukleobaza — građevnih blokova DNK koji se često nazivaju „slovima“ u DNK abecedi od četiri slova.
„Ono što smo otkrili nije DNK koja pokušava da bude poput proteina; to je DNK koja radi ono što GFP radi, ali na svoj poseban način“, rekao je dr Fere-D’Amare.
Istraživači su rekli da bi nalazi trebalo da ubrzaju razvoj fluorescentnih DNK molekula kao što je zelena salata za brze dijagnostičke testove, kao i niz drugih naučnih primena u kojima je poželjna fluorescentna oznaka zasnovana na DNK.
„Ovakve studije će biti od suštinskog značaja za stvaranje novih alata zasnovanih na DNK“, rekao je dr Džefri.
