Phát hiện cấu trúc DNA hoàn toàn mới trên người, không xoắn kép và không tuân theo nguyên tắc bổ sung A-T G-C

Lần đầu tiên, các nhà khoa học xác định được sự tồn tại của một cấu trúc DNA hoàn toàn mới, chưa từng thấy trong các tế bào sống.

Cấu trúc này rất khác so với những gì chúng ta được học về DNA trong sách giáo khoa thời phổ thông. Nó không phải là một sợi DNA dạng xoắn kép. Trong đó, các nucleotide (A,T,G,C) cũng không cần tuân thủ theo nguyên tắc bổ sung (A-T, G-C).

Các nhà khoa học đã nhìn thấy hai nucleotide C-C bắt cặp với nhau, thậm chí đó còn là 2 nucleotide trên cùng một sợi DNA. Kết quả, điều đó đã tạo nên một cấu trúc DNA dạng nút trông “dị” như thế này:

Phát hiện cấu trúc DNA hoàn toàn mới trên người, không xoắn kép và không tuân theo nguyên tắc bổ sung A-T G-C

"Khi nghĩ về DNA, hầu hết chúng ta sẽ tưởng tượng ra những xoắn kép", tiến sĩ Daniel Christ, trưởng khoa Trị liệu kháng thể thuộc Viện Nghiên cứu Y khoa Garvan, Australia cho biết. "Nghiên cứu mới này nhắc nhở chúng ta về sự tồn tại của các cấu trúc DNA hoàn toàn khác – và sự đa dạng trong cấu trúc DNA có thể rất quan trọng với các tế bào của con người".

Cấu trúc DNA mới mà nhóm nghiên cứu của tiến sĩ Christ xác định được gọi là cấu trúc i-motif. Thực ra, nó đã được phát hiện vào những năm 1990 trong môi trường ống nghiệm (in vitro). Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học tìm thấy nó trên tế bào sống của con người.

Khác với cấu trúc xoắn kép thông thường của DNA (được hai nhà khoa học Watson và Crick phát hiện vào năm 1953 và nổi tiếng đến tận bây giờ), cấu trúc i-motif có thể gây bất ngờ cho nhiều người.

Nó khác với tất cả những gì bạn đã từng học trong sách giáo khoa thời phổ thông. Cấu trúc i-motif cũng không tuân thủ theo nguyên lý bổ sung, nói rằng các cặp nucleotile cơ sở sẽ phải liên kết theo cặp A-T và G-C.

Trong cấu trúc i-motif, hai nucleotide C trên cùng một chuỗi DNA có thể liên kết lại với nhau

"i-motif là một nút 4 sợi của DNA", nhà di truyền học Marcel Dinger, đồng tác giả nghiên cứu giải thích. "Trong cấu trúc nút, hai nucleotide C [cytosine] trên cùng một chuỗi DNA liên kết lại với nhau - vì vậy điều này rất khác so với một xoắn kép, trong đó các nucleotide trên hai sợi đối diện nhau mới liên kết được với nhau và C chỉ liên kết được với G [guanines]".

Theo tác giả dẫn đầu nghiên cứu Mahdi Zeraati, cũng đến từ Viện Nghiên cứu Y khoa Garvan, i-motif chỉ là một trong số các cấu trúc DNA không mang dạng xoắn kép. Ngoài ra, chúng ta còn có A-DNA, Z-DNA, triplex DNA và Cruciform DNA cũng là các cấu trúc DNA không xoắn có thể tồn tại trong cơ thể con người.

Năm 2013, các nhà khoa học còn dự đoán thêm sự tồn tại của một cấu trúc DNA lạ khác được gọi là G-quadruplex (G4), với các nucleotide liên kết với nhau trên cùng một sợ DNA, cũng không tuân thủ theo nguyên tắc bổ sung.

Cấu trúc G-quadruplex (G4) và i-motif của DNA

Đến nay, phát hiện về sự tồn tại của cấu trúc DNA i-motif trong tế bào người mới chỉ là dấu mốc ban đầu để chúng ta tìm hiểu về nó. Các nhà khoa học chưa hiểu gì về hoạt động của i-motif, chỉ biết rằng nó thường hình thành muộn trong vòng đời của tế bào.

Các cấu trúc i-motif cũng có khuynh hướng xuất hiện trong những vùng được gọi là 'promoter' - các vùng DNA kiểm soát sự biểu hiện hay còn gọi là “bật” hoặc “tắt” gen. Ngoài ra, nó cũng có mặt trong telomere, vùng DNA liên quan đến quá trình lão hóa.

"Chúng tôi nghĩ sự xuất hiện và biến mất của các cấu trúc i-motif là một đầu mối cho chức năng của chúng", Zeraati nói. Có thể i-motif ảnh hưởng đến sự biểu hiện của gen, quá trình phiên mã và dịch mã.

Bây giờ, các nhà khoa học đã xác nhận dạng DNA mới này tồn tại trong các tế bào. Nhiệm vụ tiếp theo của họ là chỉ ra những gì mà i-motif đang làm bên trong cơ thể con người. Theo dự đoán của Zeraati, các cấu trúc này có ý nghĩa rất quan trọng với các protein trong tế bào.

"Vì vậy, sự hình thành các cấu trúc này có thể cực kỳ quan trọng để đảm bảo hoạt động bình thường của tế bào. Và, bất kỳ lỗi nào trong các cấu trúc này có thể để lại một hậu quả bệnh lý", ông nói.

Tham khảo ScienceAlert