Вчені розшифрували «механічний код» ДНК

Міжнародна група дослідників під керівництвом Даремського університету у Великобританії виявила раніше невідомі способи, якими природа кодує біологічну інформацію в послідовності ДНК, розшифровуючи механічний код ДНК. Команда використала техніку секвенування ДНК нового покоління під назвою loop-seq, яку вони розробили, щоб продемонструвати, що конкретна послідовність основ уздовж ділянки ДНК визначає локальну здатність молекули згинатися.

За допомогою великої кількості вимірювань у поєднанні з обчислювальним аналізом і машинним навчанням вони визначили механічний код, тобто відображення між локальною послідовністю та локальною деформованістю ДНК. Крім того, дослідники виявили, що механічний код ДНК можна модифікувати шляхом «метилювання», яке є відомою хімічною модифікацією, якій регулярно піддаються основи ДНК на різних етапах розвитку організму. Аберантне метилювання пов’язують із кількома видами раку.

Відкриття того, що метилювання змінює механічний код, відкриває ймовірність того, що програми біологічного розвитку або такі захворювання, як рак, можуть досягати частини свого впливу на клітини шляхом зміни інформації, закодованої через механічний код. Дослідження проводилося спільно з колегами з Університету Джона Хопкінса, США, Барселонського інституту науки та технологій, Іспанія, та Університету Барселони, Іспанія. Це було опубліковано в журналі Nature Structural & Molecular Biology.

Провідний автор дослідження, доктор Аакаш Басу з Даремського університету, сказав: «ДНК — це книга, яка містить інструкції, необхідні клітинам для виживання. Але це дуже особливий вид книги, де ваша здатність перегорнути сторінку, виправити розрив на сторінці чи скласти сторінку залежить від слів, написаних на сторінці. Це тому, що в книзі ДНК ці слова якимось чином також контролюють механічні властивості паперу».

Вони зазначають, що добре відомо, що зчитування, копіювання, пакування та відновлення генетичної інформації, що зберігається в послідовності основ (As, Ts, Gs і Cs) уздовж ДНК, зазвичай включає процеси, які вимагають локальних механічних деформацій ДНК.

Дослідники надають докази того, що в різних організмах, починаючи від ссавців і закінчуючи бактеріями, природа й еволюція скористалися перевагами механічного коду для локального контролю деформованості ДНК і, таким чином, своєю чергою, контролювали критичні біологічні процеси, які потребують механічних спотворень ДНК. Дослідники очікують, що ці знання будуть керувати майбутніми терапевтичними та біоінженерними розробками.