21 τρόποι που μπορεί να μοιάζει το DNA σας

Πίνακας περιεχομένων:

21 τρόποι που μπορεί να μοιάζει το DNA σας
21 τρόποι που μπορεί να μοιάζει το DNA σας
Anonim

Έχουμε συνηθίσει να θεωρούμε το DNA ως διπλή έλικα - αλλά αυτή είναι μόνο μία από τις πολλές μορφές του. Από τότε που οι Watson και Crick δημοσίευσαν το μοντέλο τους, τα ανθρώπινα κύτταρα βρήκαν μια τριπλή και τετραπλή έλικα DNA, καθώς και σταυρούς, φουρκέτες και άλλα σχέδια ύφανσης - μερικά είναι ευκολότερα να σχεδιαστούν παρά να περιγραφούν με λέξεις.

Σκίτσο ιδέες

Ο Watson και ο Crick δεν ήταν οι μόνοι που τσακώθηκαν για το τρισδιάστατο μοντέλο DNA. Δεν ήταν καν οι πρώτοι. Αποκόμματα βιοχημικών δεδομένων θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την κατασκευή μιας ποικιλίας μοριακών μορφών και υπήρχαν πολλές επιλογές.

Οι συνθήκες του προβλήματος ήταν ίδιες για όλους. Στις αρχές του 1953, ήταν ήδη σαφές πώς λειτουργεί το νουκλεοτίδιο:

  • το υπόλοιπο φωσφορικού οξέος,
  • ζάχαρη,
  • μία από τις αζωτούχες βάσεις: αδενίνη (Α), γουανίνη (G), θυμίνη (Τ) ή κυτοσίνη (C).

Alsoταν επίσης γνωστό ότι οι αζωτούχες βάσεις ήταν διασκορπισμένες κατά μήκος της αλυσίδας για κάποιο λόγο: σε οποιοδήποτε μόριο DNA, η συνολική ποσότητα αδενινών και γουανινών ήταν αυστηρά ίση με την ποσότητα θυμίνης και κυτοσίνης. Επιπλέον, σε όλες τις ακτίνες Χ των Rosalind Franklin και Raymond Gosling, ανεξάρτητα από το ποιο κομμάτι DNA αποτυπώθηκε σε αυτά, το ίδιο το νήμα είχε το ίδιο πάχος. Αυτό σήμαινε ότι το σχήμα παραμένει αμετάβλητο για οποιαδήποτε αλληλουχία νουκλεοτιδίων.

Από αυτές τις εισαγωγικές σημειώσεις, ο Linus Pauling και ο Robert Corey έθεσαν μαζί το μοντέλο τους - μια τριπλή έλικα που έχει τριβή με αζωτούχες βάσεις από όλες τις πλευρές (οι βιοχημικοί έχουν αναθέσει φωσφορικά και ζάχαρη στο ρόλο ενός εσωτερικού πυρήνα). Αυτός ο σχεδιασμός φαινόταν ασταθής: δεν ήταν σαφές γιατί οι αρνητικά φορτισμένες ομάδες φωσφορικών στο κέντρο της σπείρας δεν απωθήθηκαν μεταξύ τους.

Image
Image

Δομή DNA σύμφωνα με τους Pauling και Corey

Ο Bruce Fraser έλυσε αυτό το πρόβλημα γυρίζοντας τη δομή προς τα έξω: στην έκδοση του, τρία νήματα έβλεπαν έξω με φωσφορικά άλατα. Οι αζωτούχες βάσεις στράφηκαν προς τα μέσα, αλλά ο Fraser δεν μπορούσε να εξηγήσει πώς συνδέονταν.

Το μοντέλο Watson and Crick με διπλή έλικα στρίβοντας δεξιά ήταν το πιο σταθερό. Όπως και ο Fraser, οι επιστήμονες τοποθέτησαν τα φωσφορικά άλατα στο εξωτερικό και τις αζωτούχες βάσεις στο εσωτερικό. Υπήρχε επίσης μια σαφής αρχή της αντίθεσής τους σε αυτό το μοντέλο: Το A σε ένα κύκλωμα ήταν πάντα συνδεδεμένο με το T στο άλλο και το G - με το C. Αυτό εξήγησε γιατί το πάχος της δομής είναι σταθερό - τα ζεύγη AT και GC είναι περίπου ίδιο μέγεθος.

Image
Image

Σκίτσο μολυβιού της δομής του DNA από τον Francis Crick

Στη συνέχεια, έγιναν και άλλες προσπάθειες επανασυναρμολόγησης του DNA σε μια νέα μορφή. Ο Ολλανδός βιοχημικός Karst Hoogsteen, για παράδειγμα, παρατήρησε ότι είναι δυνατό να συνδεθούν τα ίδια ζεύγη νουκλεοτιδίων με άλλα πρόσωπα - έτσι η έλικα παρέμεινε επίσης σταθερή, αλλά αποδείχθηκε ότι ήταν λεπτότερη. Άλλοι συγγραφείς έχουν απεικονίσει το DNA ως μια σπείρα με εναλλασσόμενες στροφές αριστερά και δεξιά, ή ακόμη και ως δύο διπλές έλικες που σχηματίζουν ένα μόνο τετράκλινο. Και παρόλο που η ύπαρξη της διπλής έλικας Watson-Crick έχει επιβεβαιωθεί πολλές φορές, στον 21ο αιώνα οι άνθρωποι συνεχίζουν να εικάζουν για το πώς σχηματίζεται ένας κλώνος DNA μέσα σε ένα κύτταρο, όπου είναι πολύ πιο δύσκολο να το δούμε παρά σε μια δοκιμή σωλήνας. Είναι αλήθεια ότι καμία από τις εναλλακτικές ιδέες μέχρι στιγμής δεν έχει αποδειχθεί αρκετά καλή για να εγκαταλείψει την κλασική δεξιά χειροκίνητη διπλή έλικα.

Ο Watson και ο Crick έκαναν κάτι περισσότερο από την επίλυση της διαμάχης για το σχήμα του DNA. Το μοντέλο τους εξήγησε αμέσως πώς λειτουργεί αυτή η φόρμα: μια αλληλογραφία ένα προς ένα καθιστά κάθε νήμα πρότυπο για το άλλο. Έχοντας μόνο μία από τις αλυσίδες, είναι πάντα δυνατό να αποκατασταθεί η δεύτερη κατά μήκος της - όλα τα σύγχρονα μοντέλα μεταφοράς γενετικών πληροφοριών βασίζονται σε αυτήν την αρχή.

Παρ 'όλα αυτά, οι περισσότερες από τις "απορριφθείσες" ιδέες αποδείχθηκαν σωστές με κάποιο τρόπο. Για σχεδόν 70 χρόνια στενού ελέγχου του DNA, έχουν εντοπιστεί σχεδόν όλοι οι πιθανοί τύποι συνδέσεων βάσης, άλλες σπείρες και ακόμη και μια αριστερή στροφή.

Πηγαίνετε στο λάθος μέρος

Η ίδια η διπλή έλικα μπορεί να δομηθεί με διαφορετικούς τρόπους. Αυτό παρατήρησε η Rosalind Franklin, αν και δεν υπέθεσε ότι υπήρχε μια σπείρα μπροστά της, ακόμη και μια διπλή. Υπό κανονικές συνθήκες, που μοιάζουν με ενδοκυττάριο, το DNA στις εικόνες του βιολόγου είχε ένα «χαλαρό» σχήμα, το οποίο ο Franklin ονόμασε B-DNA. Αλλά αν η υγρασία στον δοκιμαστικό σωλήνα έπεσε κάτω από το 75 τοις εκατό, το προκύπτον Α-DNA ήταν ευρύτερο και πυκνότερο.

Image
Image

Α (αριστερά) και Β (δεξιά) μορφές DNA όπως φαίνεται από τη Rosalind Franklin

Όπως αποδείχθηκε αργότερα, το A-DNA είναι πραγματικά στριμμένο πιο σφιχτά: χρειάζονται 10 νουκλεοτίδια για να γυρίσει η έλικα και όχι 11, όπως στο B-DNA. Και βρίσκονται όχι κάθετα στον άξονα συμμετρίας της σπείρας, αλλά υπό γωνία: αν στο Β-DNA τα νουκλεοτίδια απεικονίζονται συνήθως ως οριζόντιες γραμμές, στο Α-DNA θα πρέπει να σχεδιάζονται λοξά.

Ο Watson και ο Crick επέλεξαν το B-DNA ως βάση για το μοντέλο τους και είχαν δίκιο. Αργότερα αποδείχθηκε ότι η Β-παραλλαγή συμβαίνει πραγματικά στο κύτταρο πολύ πιο συχνά και τώρα θεωρείται η κύρια μορφή ύπαρξης DNA και όλες οι αποκλίσεις συχνά υποδηλώνονται με τον γενικό όρο "μη Β Β DNA".

Επιπλέον, η πραγματική διπλή έλικα δεν ανταποκρίνεται σχεδόν ποτέ στο ειδυλλιακό μοντέλο της. Στα ζωντανά συστήματα, το B-DNA, κατά κανόνα, στρέφεται ελαφρώς περισσότερο από ό, τι είχε προβλέψει ο Watson και ο Crick και ο μέσος αριθμός νουκλεοτιδίων ανά στροφή μιας έλικας δεν είναι 10 ή 11, αλλά περίπου 10,5. Επιπλέον, μεμονωμένα ζεύγη τα νουκλεοτίδια αποκλίνουν συνεχώς από το σύνολο "οριζόντια" (αυτό ονομάζεται "στροφή στροφής"), επομένως, η σπείρα δεν είναι ποτέ απολύτως λεία και ομοιόμορφη - εδώ και εκεί στις πλευρές της εμφανίζεται τραχύτητα: τα άκρα των νουκλεοτιδίων σε διαφορετικές γωνίες.

Image
Image

Στροφή "προπέλας" νουκλεοτιδίων στο Β-DNA

Αργότερα αποδείχθηκε ότι τα πηνία της σπείρας μπορούν όχι μόνο να είναι πιο σφιχτά ή πιο χαλαρά, αλλά να στρίβουν εντελώς αριστερόστροφα (για παράδειγμα, η σπείρα του πύργου της εξέλιξης στην πόλη της Μόσχας, η οποία συμβολίζει σαφώς τον κλώνο του DNA, είναι στριμμένη προς τα αριστερά) Το Κατά μια περίεργη σύμπτωση, αυτό είναι ακριβώς το είδος του DNA που παρατηρήθηκε το 1979, όταν ήταν επιτέλους δυνατή η εξέταση νουκλεϊκών οξέων με υψηλή ανάλυση. Stillταν ακόμα διπλή έλικα, αλλά σε τελείως διαφορετικό σχήμα: 12 νουκλεοτίδια ανά στροφή, ακόμη λεπτότερα από το B-DNA και στριμμένα όχι προς τα δεξιά, αλλά προς τα αριστερά. Οι φωσφορικές ομάδες που προεξέχονταν στην επιφάνεια δεν σχημάτισαν μια ομαλή σπείρα, αλλά ένα ζιγκ-ζαγκ, οπότε η νέα έκδοση ονομάστηκε σχήμα Ζ.

Image
Image

A-DNA (αριστερά), B-DNA (κέντρο), Z-DNA (δεξιά)

Αυτό, φυσικά, δεν σήμαινε ότι το μοντέλο Watson-Crick έκανε λάθος. Η μορφή Ζ ελήφθη υπό μάλλον εξωτικές συνθήκες - σε διάλυμα με υψηλή συγκέντρωση αλάτων. Και στο κύτταρο, λαμβάνεται επίσης από B-DNA μόνο υπό ορισμένες συνθήκες: για παράδειγμα, όταν η "τάση" στην αλυσίδα είναι πολύ υψηλή και πρέπει να απελευθερωθεί. Η ένταση εμφανίζεται λόγω της υπερβολικής συστροφής: οι κλώνοι του DNA είναι ήδη τυλιγμένοι μεταξύ τους, αλλά η διπλή έλικα που σχηματίζεται από αυτές περιστρέφεται γύρω από κάποια πρωτεΐνη (για παράδειγμα, ιστόνη), συμβαίνει το λεγόμενο supercoiling. Η μετάβαση στη μορφή Ζ βοηθά στην ανακούφιση της έντασης και στην απομάκρυνση περιττών στροφών - και αυτό, με τη σειρά του, είναι σημαντικό έτσι ώστε οι νέες πρωτεΐνες να μπορούν να δεσμευτούν στο DNA, για παράδειγμα, η πολυμεράση κατά τη μεταγραφή.

Επομένως, το DNA λαμβάνει συχνά τη μορφή Ζ κατά τη μεταγραφή γονιδίου. Επιπλέον, όσο περισσότερο Z-DNA υπάρχει, τόσο πιο ενεργή είναι η μεταγραφή. Οι ιστόνες δεν μπορούν να συνδεθούν με το Z-DNA, επομένως κανείς δεν παρεμβαίνει στην πολυμεράση για να κάνει τη δουλειά του. Και αυτό, παρεμπιπτόντως, χρησιμοποιείται ενεργά από καρκινικά κύτταρα, στα οποία μια αριστερόχειρη έλικα εμφανίζεται εγκαίρως μπροστά στα γονίδια που χρειάζονται.

Image
Image

Ο Πύργος της Εξέλιξης (σε πρώτο πλάνο) μοιάζει με αριστερόχειρο DNA

Στη συνέχεια βρέθηκαν άλλες μορφές της διπλής έλικας. Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε υγρασία, την περιεκτικότητα σε άλατα και την αλληλουχία νουκλεοτιδίων σε μια συγκεκριμένη περιοχή, το DNA μπορεί να επιμηκυνθεί ακόμη περισσότερο (E-DNA) ή να συρρικνωθεί (C- και D-DNA), να περιλαμβάνει μεταλλικά ιόντα (M-DNA) ή να τεντωθεί έτσι ώστε αντί των αζωτούχων βάσεων να εμφανίζονται φωσφορικές ομάδες (S-DNA) στο κέντρο της έλικας. Και αφού προστέθηκαν στη λίστα άλλοι τύποι ενδοκυττάριου DNA, όπως το πυρηνικό Ν-DNA και το ανασυνδυασμένο R-DNA (τα οποία, ωστόσο, συμπεριλήφθηκαν σε αυτόν τον κατάλογο όχι λόγω του σχήματος τους, αλλά της θέσης τους στο κύτταρο ή την προέλευση), το αγγλικό αλφάβητο για τις παραλλαγές του DNA, τα γράμματα είναι σχεδόν έξω. Όποιος αποφασίσει να ανοίξει κάποια πιο μη κανονική μορφή θα πρέπει να επιλέξει από πέντε δωρεάν: F, Q, U, V και Y.

Αλφαβητική Λίστα Μορφών DNA

  • Το A-DNA είναι δίκλωνο, ελαφρώς παχύτερο από το Β.
  • Το B-DNA είναι αυτό που έχτισαν οι Watson και Creek.
  • Το C-DNA είναι δίκλωνο, 9, 3 νουκλεοτίδια ανά στροφή.
  • Το D-DNA είναι δίκλωνο, στενό: 8 νουκλεοτίδια ανά στροφή, περιέχει πολλές θυμίνες.
  • Το E-DNA είναι δίκλωνο, ακόμη πιο στενό: 15 νουκλεοτίδια ανά δύο στροφές.
  • Το G-DNA είναι μια τετραπλή έλικα με τετράδες γουανίνης.
  • Το H-DNA είναι τριπλή έλικα.
  • Το I-DNA είναι δύο διπλές έλικες που συγκρατούνται από την έλξη των κυτοσινών τους.
  • Το J-DNA είναι μια άλλη τριπλή έλικα που σχηματίζεται από επαναλήψεις AC.
  • K -DNA - DNA από τρυπανοσώματα, ιδιαίτερα πλούσιο σε αδενίνες.
  • L-DNA- DNA βασισμένο στην L-δεοξυριβόζη (όχι D- ως συνήθως).
  • M-DNA-B-DNA σε σύμπλεγμα με δισθενή μέταλλα.
  • Το N-DNA είναι πυρηνικό DNA.
  • Το O-DNA είναι το σημείο εκκίνησης του διπλασιασμού του DNA στον βακτηριοφάγο λ.
  • Το P-DNA είναι η τριπλή έλικα Pauling-Corey.
  • R -DNA - ανασυνδυασμένο DNA (λαμβάνεται με εισαγωγή ξένου θραύσματος).
  • Το S-DNA είναι δίκλωνο, επιμηκυμένο 1,6 φορές ισχυρότερο από τη μορφή Β.
  • T-DNA-παρόμοιο με τη μορφή D, που βρίσκεται στον βακτηριοφάγο Τ2.
  • Το W-DNA είναι συνώνυμο με το Z-DNA.
  • Το X-DNA είναι μια δίκλωνη έλικα που σχηματίζεται από επαναλήψεις ΑΤ.
  • Το Z-DNA είναι δίκλωνο, αριστερόχειρας.

Μπείτε στη λαβή

Εκτός από κάθε είδους σχήματα διπλής έλικας και τρόπους ύφανσης, το DNA μερικές φορές διασπάται σε μεμονωμένους κλώνους, οι οποίοι σχηματίζονται σε φουρκέτες, σταυρούς και άλλα σχήματα διπλού κλώνου. Συμβαίνει επίσης ότι μια ήδη υπάρχουσα διπλή έλικα είναι υπερβολική με νέους γείτονες.

Το 1985, αποδείχθηκε ότι ο Pauling και ο Corey είχαν δίκιο πριν από τριάντα χρόνια: η τριπλή έλικα του DNA (H-DNA) υπάρχει. Ωστόσο, δεν είναι καθόλου κανονισμένο όπως το περίμεναν. Σε μια αληθινή τριπλή έλικα, δύο αλυσίδες συνδέονται με τον τυπικό τρόπο Watson-Crick και η τρίτη γειτνιάζει πλευρικά, ξαπλωμένη σε ένα μεγάλο αυλάκι ανάμεσα στις αλυσίδες. Σε αυτή την περίπτωση, οι αζωτούχες βάσεις του τρίτου, πρόσθετου νήματος συνδέονται με τα κύρια ζεύγη όχι με τον κλασικό τρόπο, αλλά σαν από το πλάι - από τους ίδιους τους δεσμούς που προβλέπει ο Karst Hoogsteen. Και αυτός, κατά κάποιο τρόπο, είχε δίκιο.

Η τριπλή έλικα, όπως και πολλές εναλλακτικές μορφές DNA, προκύπτει επίσης ως απόκριση στην υπερσύμπλεξη του κλώνου. Ωστόσο, σε αντίθεση με τη μορφή Ζ, δεν υποστηρίζει μεταγραφή, αλλά, αντίθετα, παρεμβαίνει σε αυτήν. Η πολυμεράση RNA, η οποία συνηθίζει να υφαίνει δύο κλώνους μπροστά της, δεν αντιμετωπίζει πάντα τον διαχωρισμό του τριπλέξ. Επομένως, εάν σχηματιστεί τριπλή έλικα σε ένα γονίδιο ή στις ρυθμιστικές περιοχές του, λειτουργεί χειρότερα από άλλα.

Image
Image

Παραλλαγές σχηματισμού τριπλής έλικας. Τα ζεύγη Watson-Crick υποδεικνύονται με μαύρο χρώμα, το επιπλέον τρίτο νουκλεοτίδιο επισημαίνεται

Συμβαίνει επίσης ότι δεν συνδέονται δύο ή όχι τρεις, αλλά τέσσερις κλώνοι DNA ταυτόχρονα. Για να συμβεί αυτό, τέσσερα νουκλεοτίδια γουανίνης πρέπει να συναντηθούν σε ένα μέρος - δεν έχει σημασία αν βρίσκονται σε δύο κλώνους του ίδιου κλώνου ή σε τέσσερις διαφορετικούς κλώνους που δεν συνδέονται μεταξύ τους. Κάθε γουανίνη σχηματίζει ένα μη κλασικό ζεύγος Hoogsteen με δύο γείτονες και μαζί σχηματίζουν ένα τετράγωνο τετράγωνης γουανίνης. Εάν δίπλα τους υπάρχουν άλλες γουανίνες που μπορούν να δημιουργήσουν ένα τετράγωνο, τότε σχηματίζεται μια στοίβα από αυτές - μια στοίβα που συγκρατεί τέσσερις κλώνους DNA δίπλα της.

Image
Image

Guanine tetrad (πάνω) και επιλογές για τη διάταξη των αλυσίδων στο τετράπλευρο (κάτω)

Και τα 30 χρόνια που έχουν περάσει από την ανακάλυψη των τετράπλευρων, ο αριθμός των διαδικασιών στις οποίες εμπλέκονται κατά κάποιο τρόπο αυξάνεται. Moreδη είναι γνωστές περισσότερες από διακόσιες πρωτεΐνες που μπορούν να αναγνωρίσουν επιλεκτικά τετράδες γουανίνης - οι τελευταίες πιθανότατα παίζουν το ρόλο ενός είδους γενετικής σήμανσης, ενός άλλου τρόπου ρύθμισης της συσκευασίας και της μεταγραφής των γονιδίων. Για παράδειγμα, βρίσκονται συχνά σε υποκινητές (ρυθμιστικές περιοχές από τις οποίες ξεκινά η μεταγραφή) διαφορετικών γονιδίων. Πιο πρόσφατα, οι επιστήμονες κατάφεραν ακόμη και να διακρίνουν διαφορετικούς τύπους καρκίνου του μαστού μέσα από σύνολα τετραπλών συμπλεγμάτων - τα οποία, με τη σειρά τους, εξαρτώνταν από το ποια γονίδια στα κύτταρα του όγκου ήταν υπερδραστήρια.

Όσο περισσότερο κοιτάμε το μόριο του DNA, τόσο περισσότερο παρατηρούμε αποκλίσεις από το παλιά γνωστό μοντέλο. Η διπλή έλικα δεν είναι η μόνη και όχι η τελική δομή του DNA, αλλά μόνο μία (αν και η πιο συχνή) στάση που παίρνει σε έναν συνεχή χορό. Υπακούοντας στις εντολές της νουκλεοτιδικής αλληλουχίας, ο κλώνος του DNA συστέλλεται και διαστέλλεται, λυγίζει, στρίβει και παίρνει άπειρο αριθμό (όμορφων) μορφών. Κανένα από αυτά δεν είναι τελικό: εναλλακτικές δομές DNA μετατρέπονται μεταξύ τους, ανταγωνίζονται τη μορφή Β και μεταξύ τους, υπακούουν στα σήματα των κυτταρικών πρωτεϊνών και κατευθύνουν οι ίδιοι το έργο τους.

Βρείτε και οδηγήστε

Οι μη κανονικές μορφές DNA, με όλη τη διαφορετικότητά τους, δεν εμφανίζονται σε τυχαία μέρη. Η σταθερότητα τους δίνεται από ένα ορισμένο σύνολο νουκλεοτιδίων στη σύνθεσή τους, επομένως εμφανίζονται μόνο σε εκείνα τα μέρη της αλυσίδας όπου υπάρχει μια "βολική" ακολουθία γι 'αυτούς.

Έτσι, για παράδειγμα, υπάρχουν ορισμένες περιοχές στο DNA που είναι ιδιαίτερα πρόθυμες να διπλωθούν σε ζιγκ -ζαγκ. Αυτά είναι τα μέρη όπου εναλλάσσονται τα ζεύγη G-C: μετά από μια αριστερή στροφή σε αυτά, κάθε δεύτερο νουκλεοτίδιο παίρνει ένα «ακανόνιστο» σχήμα, εξ ου και το σπασμένο προφίλ ολόκληρου του σχήματος Ζ. Αυτό σημαίνει ότι οι ακολουθίες που τείνουν να πάρουν το σχήμα Ζ μπορούν να βρεθούν ακριβώς στο κείμενο - αν δείτε HZGZGZGZHZHZ, είναι απίθανο να κάνετε λάθος. Έτσι, σε ένα έργο, για παράδειγμα, μέτρησαν 391 τέτοιες περιοχές στο ανθρώπινο γονιδίωμα.

Οι θέσεις όπου μπορεί να σχηματιστεί η τριπλή έλικα μπορούν επίσης να αναγνωριστούν από τη χαρακτηριστική αλληλουχία νουκλεοτιδίων. Η τρίτη αλυσίδα συνδέεται είτε σύμφωνα με την αρχή της συμπληρωματικότητας - δηλαδή, ένα άλλο G προστίθεται στο ζεύγος G -C, σχηματίζοντας G -C * G - ή «στη δική του» - και αποδεικνύεται G * G -C. Επομένως, μια τέτοια κατασκευή εμφανίζεται συχνά σε εκείνα τα σημεία του DNA όπου αρκετά όμοια (για παράδειγμα, ΕΕΕΕΕ) ή χημικά παρόμοια (AGGAAG) νουκλεοτίδια πηγαίνουν σε μια σειρά και όπου σχηματίζουν παλίνδρομα (καθρέφτη) επαναλήψεις.

Με τον ίδιο τρόπο, η εμφάνιση τετραπλών μπορεί να προβλεφθεί από το κείμενο του DNA. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα μόνο μιας αλληλουχίας (στην πραγματικότητα, άμεση μετάφραση του DNA σε γράμματα), περισσότερες από 700 χιλιάδες από αυτές βρέθηκαν στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Δεν είναι όλα πιθανό να βρεθούν in vivo - γι 'αυτό, οι αντίστοιχες αλυσίδες DNA πρέπει να είναι κοντά σε ένα σημείο του πολύπλοκου κυτταρικού πυρήνα - ωστόσο, αυτό μπορεί να σημαίνει ότι οι τετράσχηνες δομές έχουν κάποιο συγκεκριμένο ρόλο στη ζωή του κυττάρου.

Ο σχηματισμός εναλλακτικών μορφών DNA δεν ωφελεί πάντα το κύτταρο: οι περισσότερες από αυτές είναι πολύ λιγότερο ανθεκτικές από το συνηθισμένο Β-DNA και σπάνε πολύ πιο συχνά. Επομένως, αλληλουχίες που τείνουν να σχηματίζουν μορφές μη-Β γίνονται θέσεις γενετικής αστάθειας και αυξημένης μεταλλαξογένεσης. Μερικοί ερευνητές το βλέπουν ως τον κινητήρα της εξέλιξης - εάν τέτοιες περιοχές εμφανίζονται σε γονίδια που σχετίζονται με την ανάπτυξη ενός οργανισμού. Άλλοι κατηγορούν τις εναλλακτικές μορφές DNA για όλα τα είδη ασθενειών που σχετίζονται με τυχαίες μεταλλάξεις και ανακατατάξεις στο γονιδίωμα - από όγκους έως σχιζοφρένεια και αυτισμό.

Αποδεικνύεται ότι το DNA δεν περιέχει μόνο πληροφορίες σχετικά με τη δομή των κυτταρικών πρωτεϊνών και το RNA, αλλά και τι μορφές μπορούν να λάβουν αυτές οι πληροφορίες, επιπλέον του προτύπου Watson-Crick. Και αυτές οι μορφές, με τη σειρά τους, καθορίζουν τι συμβαίνει με αυτές τις πληροφορίες: αν το κύτταρο μπορεί να το συνειδητοποιήσει ή το γονίδιο, θα παραμείνει για πάντα σιωπηλό, ή ακόμη και θα καταρρεύσει εντελώς, προκαλώντας κάποιες πρόσθετες μεταλλάξεις.

Πιθανότατα θα μάθουμε μια μέρα να παρεμβαίνουμε σε αυτή τη διαδικασία - θα μπορούσαμε, για παράδειγμα, να φτιάξουμε μια αλυσίδα νουκλεοτιδίων που θα μιμούνταν το τρίτο σκέλος της έλικας και να το "γλιστρήσουμε" τη σωστή στιγμή στο σωστό μέρος για να εμποδίσουμε το έργο του κάποιο ανεπιθύμητο γονίδιο στο κύτταρο. Υπήρχαν ακόμη πιο τολμηρές προτάσεις - να χρησιμοποιηθεί η τριπλή έλικα για στοχευμένη επεξεργασία γονιδιώματος: εισαγωγή νουκλεοτιδίου στο κύτταρο που μπορεί να σχηματίσει τριπλή έλικα με την περιοχή -στόχο DNA και να προκαλέσει το σύστημα επισκευής να αντικαταστήσει αυτήν την περιοχή με μια «υγιή» παραλλαγή από άλλη. χρωμόσωμα.

Και ενώ μόλις το μαθαίνουμε αυτό, μένει να αναγνωρίσουμε τη δομή του DNA ως άλλου τύπου πληροφορία - εκτός από τη γενετική (νουκλεοτιδικό "κείμενο") και την επιγενετική (διαθεσιμότητα γονιδίων για ανάγνωση) - που φέρει το γονιδίωμά μας. Και πρέπει ακόμα να μάθουμε πώς να δουλεύουμε με αυτό, επηρεάζοντας το περιεχόμενο μέσω της φόρμας ή το αντίστροφο.

Συνιστάται: