För 65 år sedan, James D. Watson och Francis H.C. Crick gjorde en avslöjande upptäckt. "Vi har hittat livets hemlighet!" Crick sprängde ut på en pub, Watson skulle senare hävda, efter att paret kartlagt den berömda dubbelhelixstrukturen av DNA.

Nu har forskare funnit att "livets hemlighet" - DNA - är värd för en annan typ av struktur. Förutom den dubbelsträngade spiralen, en fyrsträngad trassel, känd som ett i-motiv, har visat sig finnas i hela vårt genetiska material. Dess upptäckt i mänskliga celler tyder på att det förekommer naturligt och kan ha en biologisk roll som kan riktas mot sjukdomar som cancer.

"Folk hade redan visat att du kan bilda dessa i-motivstrukturer i provröret med hjälp av laboratorietekniker, "säger Daniel Christ, chef för antikroppsterapi vid Garvan Institute of Medical Research i Australien och medförfattare till en studie om DNA-strukturer som publicerades den 23 april i Nature Chemistry. "Men det som hade varit enastående är validering av att dessa strukturer faktiskt existerar i levande mänskliga celler. Det är vad vi nu har visat och det betyder att det finns helt olika DNA -strukturer i våra celler."

Flourescent spårning

I den nya studien, Kristus och hans kolleger vid Garvan -institutet, Mahdi Zeraati och Marcel Dinger, utvecklat ett antikroppsfragment som specifikt söker upp och binder till i-motiv. Antikroppen var utrustad med en biologisk markör som lyser under fluorescerande ljus. Den här vägen, laget kunde kartlägga var i-motiv fanns genom att identifiera fluorescerande markörer i cellkärnor.

Metoden, Kristus säger, verkligen "flyttar stapeln" när det gäller att öka vår förståelse av i-motiv eftersom att veta var de förekommer kan ge ledtrådar till vad de kan göra. Mänskligt DNA representerar ett underverk i sinnrik förpackning. Om DNA från en cell sträcktes ut, den skulle sträcka sig till cirka två och en halv fot (cirka 2 meter). Behovet av att krama ihop 3 miljarder baspar i ett utrymme på bara 6 mikron (0,0002 tum) tvärs över betyder att det genetiska materialet är arrangerat och vikt i invecklade mönster.

Inom denna invecklade förpackning, dubbelhelixstrukturen dominerar, men, Kristus säger att hans team fann att i-motivstrukturer är "ganska vanliga". Även om de ännu inte kan uppskatta det faktiska antalet i-motiv i DNA, de är troligen i tio, 000 -talet inom varje genom, Säger Dinger i ett mejl. De är också "dynamiska, "vilket betyder att de kan vika och vika ut, beroende på förhållanden.

Strukturerna består främst av cytosiner, en av de fyra huvudbaserna som finns i DNA (och RNA), tillsammans med adenin, guanin och tymin. Normalt binder cytosiner med guaniner i DNA:s dubbla helixstruktur, men i i-motiv, cytosiner binder till varandra för att bilda en off-shoot från dubbelhelixen.

De udda strukturerna verkar också gynna sura förhållanden. Det här är den typ av tillstånd där i-motiv tidigare hade upptäckts under laboratorieexperiment på 1990-talet, och den senaste forskningen visade att strukturernas prevalens ökar i den mänskliga cellen när miljön blir surare.

Så varför finns strukturerna? Forskare är inte säkra ännu men vissa faktorer tyder på att de kan spela en roll för att reglera genproduktionen. En anledning är att i-motiv förekommer främst "uppströms" från var gener skapas i DNA-strukturen, enligt Randy Wadkins, en professor i kemi och biokemi vid University of Mississippi som inte var inblandad i studien.

"Vi har ett 30 -tal 000 gener i det mänskliga genomet men de skapas inte hela tiden - det är inte en kontinuerlig process, "Wadkins förklarar." Det här kan vara mekanismer som fungerar som en urtavla i början av genbildning som avgör om du gör lite eller mycket av den genen. I-motiven är i allmänhet placerade på platser där urtavlor som detta skulle vara. "

Möjlig canceranslutning

Wadkins lab har undersökt i-motivens möjliga roll i cancer. Problemet med cancerceller är att de fortplantar sig snabbt och deras tillväxt är okontrollerad. Om i-motivstrukturen spelar en roll för att reglera gener som signalerar en tumörs tillväxt, då kan det erbjuda ett mål för framtida behandlingar för att stoppa spridningen av cancer.

"Om du kunde hitta en liten molekyl som interagerar med i-motivet ensam, då kanske du kan reglera bildandet av, säga, tumörceller, "Wadkins säger, tillägger att för tillfället är detta bara spekulationer.

Det omedelbara nästa steget blir att bekräfta det australiensiska teamets resultat och sedan gräva i detaljerna och funktionerna i dessa nya DNA -strukturer. Som Dinger säger, forskare är bara i början av att förstå alla former och funktioner för mänskligt DNA.

"Vi kan bara tolka cirka 2 procent av det mänskliga genomet, "säger Dinger." Det mesta av funktionen förblir ett mysterium-upptäckten av i-motivet lägger till en ny lins genom vilken vi kan titta på genomet och förstå hur det fungerar. "

James Watson, Frances Crick och Maurice Wilkins fick ett Nobelpris 1962 för sitt arbete med att upptäcka dubbel-helix-modellen av DNA. Senare berättelser beskriver hur Wilkins visat Watson ett kritiskt kristallografiskt porträtt av DNA fångat av en annan DNA -forskare (en kvinna), Rosalind Franklin, strax innan Watson och Crick slutförde sin teori om DNA:s struktur. 1956, Rosalind Franklin blev sjuk av cancer och dog mindre än två år senare. En debatt om huruvida Franklin fick beröm för sitt bidrag till upptäckten fortsätter.