对 DNA 隐藏结构的创新研究可能为包括癌症在内的疾病的治疗和诊断开辟新的方法。
DNA 以其双螺旋形状而闻名。但加文医学研究所的研究人员发现，人类基因组还含有超过 50,000 个不寻常的“结”状 DNA 结构，称为 i-motif。
今天在《EMBO杂志》 上发表的是这些独特 DNA 结构的第一张综合图谱，揭示了它们在与疾病有关的基因调控中的潜在作用。
在 2018 年的一项具有里程碑意义的研究中，加文大学的科学家首次利用他们开发的一种新抗体工具直接可视化活体人类细胞内的 i-motif，该工具可识别并附着在 i-motif 上。当前的研究基于这些发现，利用这种抗体来识别整个基因组中的 i-motif 位置。
在这项研究中，我们在人类基因组中绘制了超过 50,000 个 i-motif 位点，这些位点出现在我们研究的所有三种细胞类型中。对于曾经被认为在细胞中存在有争议的 DNA 结构来说，这是一个非常高的数字。我们的研究结果证实，i-motif 不仅仅是实验室的奇观，而且广泛存在——并且可能在基因组功能中发挥关键作用。”
丹尼尔·克里斯特 (Daniel Christ)，资深作者、教授、抗体治疗实验室负责人和加文靶向治疗中心主任
奇特的 DNA i-基序可能在基因活动中发挥动态作用
I 基序是一种不同于标志性双螺旋形状的 DNA 结构。当同一 DNA 链上的胞嘧啶字母相互配对时，就会形成 I 基序，从而形成从双螺旋中伸出的四链扭曲结构。
研究人员发现，i-motif 并非随机分散，而是集中在基因组的关键功能区域，包括控制基因活动的区域。
“我们发现 i-motif 与在细胞周期特定时期高度活跃的基因有关。这表明它们在调节基因活性方面发挥着动态作用，”抗体治疗实验室研究员、该研究的第一作者克里斯蒂安·戴维·佩纳·马丁内斯 (Cristian David Peña Martinez) 说。
“我们还发现 i-基序在致癌基因的启动子区域形成，例如MYC致癌基因，它编码了癌症最臭名昭著的‘无药可治’靶标之一。这为通过 i-基序结构靶向与疾病相关的基因提供了一个令人兴奋的机会，”他说。
I-基序有望成为新型疗法和诊断方法
“i-基序广泛存在于这些与难治性癌症有关的‘圣杯’序列附近，这为新的诊断和治疗方法开辟了新的可能性。有可能设计出针对 i-基序来影响基因表达的药物，从而扩大目前的治疗选择，”加文首席科学官兼研究合著者 Sarah Kummerfeld 副教授说。
克里斯特教授补充说，i-motif 的绘制只能归功于加文在抗体开发和基因组学方面世界领先的专业知识。“这项研究是基础研究和技术创新如何结合起来实现范式转变发现的一个例子，”他说。
