ADN-ul uman nu este doar celebra dublă spirală. Cercetătorii au găsit forme stranii ascunse în genom
Imaginea ADN-ului ca pe o dublă spirală este corectă, dar nu spune toată povestea. Oamenii de știință au identificat în genomul uman numeroase regiuni în care ADN-ul poate adopta forme diferite, iar noile tehnologii de secvențiere au permis cartografierea lor mult mai precisă.
Când spunem ADN, aproape întotdeauna ne imaginăm celebra structură în formă de spirală dublă, asemănătoare unei scări răsucite. Aceasta este forma clasică a ADN-ului, însă moleculele din celulele noastre nu sunt obligate să rămână permanent în această configurație.
Citește și: Cum vor arăta oamenii în viitor? Studiile arată o continuă evoluție: trăsături esențiale se schimbă
ADN-ul uman nu este doar celebra dublă spirală. Cercetătorii au găsit forme stranii ascunse în genom
Cercetătorii numesc aceste structuri alternative „non-B DNA”. Ele pot arăta foarte diferit: unele regiuni se pot îndoi, altele pot forma bucle asemănătoare unor agrafe de păr, iar unele pot produce structuri cu patru catene, cunoscute drept G-quadruplexuri. Există inclusiv Z-DNA, o formă de ADN cu o structură elicoidală diferită de cea clasică.
Asta nu înseamnă că oamenii au „un alt ADN”. Este același material genetic, alcătuit din aceleași componente, dar care se poate plia și organiza în moduri diferite în anumite regiuni.
Cât de mult ADN poate avea astfel de forme?
Aici apare una dintre cele mai interesante informații.
Unele estimări sugerează că structurile non-B ar putea apărea în regiuni care reprezintă aproximativ 13% din genomul uman. Cercetătorii nu spun că 13% din ADN-ul nostru stă permanent într-o formă ciudată, ci că există secvențe care au capacitatea de a adopta astfel de configurații în anumite condiții, se arată într-un material din Science Alert.
Multe dintre aceste secvențe se găsesc în ADN-ul satelit, regiuni repetitive care nu conțin, în general, instrucțiuni pentru producerea proteinelor, dar care pot avea roluri importante în organizarea și stabilitatea cromozomilor.
De ce au fost descoperite abia acum?
Nu pentru că aceste structuri ar fi apărut recent.
Problema era că nu puteau fi văzute și cartografiate cu aceeași precizie.
Atunci când genomul uman a fost publicat pentru prima dată, în 2001, aproximativ 8% din secvența sa rămăsese neidentificată, în mare parte din cauza unor regiuni repetitive foarte greu de secvențiat și asamblat. Proiectul Telomere-to-Telomere a completat treptat aceste goluri, iar în 2023 a fost secvenționată și ultima regiune lipsă a genomului de referință.
Noile tehnologii de secvențiere „long-read” permit cercetătorilor să citească porțiuni mult mai lungi de ADN dintr-o singură bucată. Imaginează-ți diferența dintre a încerca să reconstruiești o carte din mii de fragmente de câteva cuvinte și a primi pagini întregi dintr-o dată.
Citește și: Resturi de virusuri antice reprezintă 40% din ADN-ul nostru. Cum pot distruge creierul?
Cu aceste tehnologii, cercetătorii au putut analiza regiuni care înainte erau greu accesibile și au găsit mai multe semnale asociate cu structurile non-B decât indicau metodele mai vechi.
Ce fac aceste forme în organism și de ce este importantă descoperirea?
Aici cercetarea devine și mai interesantă, dar și mai complicată.
Structurile alternative ale ADN-ului ar putea influența procese esențiale, inclusiv replicarea ADN-ului, protejarea cromozomilor, reglarea activității genelor și procesele de metilare. Unele dintre ele ar putea contribui la evoluția genomului.
Dar există și partea mai puțin liniștitoare.
Dacă o structură neobișnuită împiedică replicarea corectă a ADN-ului, ea poate favoriza apariția unor erori și instabilitate genomică. Cercetătorii au asociat astfel de structuri cu mecanisme care ar putea avea legătură cu cancerul, unele boli neurodegenerative și anumite boli genetice, inclusiv sindromul Werner. Asta nu înseamnă că aceste forme de ADN provoacă automat aceste boli, ci că există dovezi că pot participa la procesele biologice implicate.
Pentru mult timp, cercetătorii au privit genomul în primul rând ca pe o secvență de litere: A, T, C și G.
Acum devine tot mai clar că nu contează doar ce scrie în ADN, ci și forma pe care o capătă acea secvență.
Aceeași succesiune de componente poate avea comportamente diferite în funcție de modul în care este organizată tridimensional. Iar faptul că oamenii de știință au reușit să identifice mult mai complet locurile în care pot apărea aceste structuri oferă un nou punct de plecare pentru studierea genomului uman.
Cu alte cuvinte, povestea ADN-ului nu se termină cu celebra dublă spirală ci abia acum începem să înțelegem cât de complicat este să împachetezi și să folosești cele aproximativ trei miliarde de „litere” ale genomului uman.
