O echipă de cercetători de la Facultatea de Fizică a Universităţii "Alexandru Ioan Cuza" din Iaşi (UAIC) a dezvoltat o metodă inovatoare pentru studiul ADN, care are potenţial de aplicare în medicina genică. Metoda permite studierea, la nivel de moleculă individuală, a dinamicii unei structuri speciale de ADN implicată în reglarea expresiei genelor, potrivit Agerpres.
Echipa este formată din prof. univ. dr. Loredana Mereuţă şi doctoranda Adina Cîmpanu, coordonată de prof. univ. dr. Tudor Luchian.
Descoperirea oferă perspective noi asupra mecanismelor moleculare care ar putea sta la baza unor viitoare terapii genice.
"Reglarea expresiei genelor este esenţială pentru viaţa oricărei celule: o activare excesivă sau insuficientă a unei gene poate declanşa o cascadă dezastruoasă de evenimente celulare, ducând la moartea celulei sau, în cazul cancerului, la imortalitatea acesteia", a explicat prof. univ. dr. Tudor Luchian, citat într-un comunicat al universităţii ieşene.
Echipa de cercetare de la Iaşi a plecat de la premisa că identificarea factorilor care influenţează stabilitatea şi comportamentul ADN-ului este esenţială pentru a înţelege aceste mecanisme disfuncţionale.
"În mod tradiţional, ADN-ul este văzut ca o dublă elice dreaptă, clasică. Cu toate acestea, în celulele noastre, ADN-ul este mult mai dinamic şi poate lua o varietate de forme neobişnuite, cum ar fi structuri cu patru lanţuri (G-quadruplexe) sau, aşa cum este subiectul acestui studiu, structuri i-motif. Acestea se formează în regiuni bogate în citozină (C) a genomului, cum ar fi telomerii (capetele cromozomilor) şi în anumite secvenţe promotoare ale genelor, fiind puternic influenţate de pH-ul mediului. Ele sunt considerate 'al doilea cod genetic', implicat în reglarea activităţii genelor", a precizat coordonatorul echipei.
Metoda dezvoltată de cercetătorii UAIC se bazează pe utilizarea unei proteine nanoscopice care formează un canal extrem de îngust într-o membrană. Atunci când un curent electric foarte slab trece prin acest canal, moleculele de ADN care interacţionează cu nanoporul determină modificări specifice ale curentului, care pot fi măsurate cu o precizie remarcabilă.
Folosind această tehnică, cercetătorii au studiat o structură specială a ADN numită i-motif şi au descoperit două moduri de detectare.
Cea mai promiţătoare parte a acestei cercetări constă în posibilitatea de aplicare directă în dezvoltarea unor noi tratamente medicale.
Conform cercetătorilor, prin blocarea selectivă a i-motif-urilor din anumite regiuni ale genelor implicate în boli, cum ar fi unele tipuri de cancer, ar putea fi dezvoltate terapii inovatoare capabile să regleze activitatea genelor.
În cadrul cercetărilor, echipa a creat o moleculă mică, numită PNA (acid nucleic peptidic), formată din doar şase unităţi, care se potriveşte exact cu secvenţa de ADN studiată. Această moleculă funcţionează ca un 'întrerupător genetic' reversibil, care poate pătrunde controlat în structura i-motif şi să o destabilizeze, împiedicând formarea acesteia, mai ales înainte ca mediul să devină prea acid (scăderea pH-ului).
“Un avantaj major al PNA-ului este că este mult mai rezistent la degradarea enzimatică în corp decât ADN-ul sau ARN-ul obişnuit, ceea ce îi conferă un potenţial terapeutic important. Astfel de probe PNA ar putea fi optimizate - fie cuplându-se cu peptide care facilitează pătrunderea în celule, fie adăugând secvenţe nucleotidice adiţionale - pentru a ataca cu mai multă eficienţă structurile i-motif din celulă", a punctat prof. univ. dr. Tudor Luchian.
Studiul ajută la înţelegerea mecanismelor fundamentale ale vieţii şi deschide perspective pentru viitoarele strategii de tratament medical.
"Lucrarea noastră prezintă, astfel, o metodă puternică care permite studierea unei singure molecule de ADN, pentru a înţelege cum interacţionează structurile i-motif. În plus, studiul arată cum pot fi proiectate molecule speciale, numite PNA-uri terapeutice, care ar putea să ţintească aceste structuri şi să le controleze. Acest studiu nu doar că ne ajută să înţelegem mai bine mecanismele fundamentale ale vieţii, dar deschide şi perspective pentru viitoare strategii de tratament medical", a mai spus coordonatorul echipei de cercetare.
Rezultatele cercetării sunt prezentate în studiul intitulat "Nanopore-Based, Real-Time Single-Molecule Probing of i-Motif Structural Dynamics and Targeted PNA Disruption", publicat în prestigiosul jurnal "Nano Letters" al American Chemical Society, inclus în clasamentul select Nature Index, care reuneşte cele mai relevante publicaţii internaţionale din domeniul ştiinţelor vieţii.
