Små förändringar i DNA-strukturen har varit inblandade i bröstcancer och andra sjukdomar, men de har varit extremt svåra att upptäcka – fram till nu.

Genom att använda vad de beskriver som en "kemisk näsa, " UC Riverside kemister kan "lukta" när bitar av DNA viks på ovanliga sätt. Deras arbete med att designa och demonstrera detta system har publicerats i tidskriften Naturkemi .

"Om en DNA-sekvens är vikt, det kan förhindra transkription av en gen kopplad till just den del av DNA, " sa studieförfattaren och UCR-kemiprofessorn Wenwan Zhong. "Med andra ord, detta kan ha en positiv effekt genom att tysta en gen med potential att orsaka cancer eller främja tumörer."

Omvänt, DNA-veckning kan också ha en negativ effekt.

"DNA-veck kan potentiellt hindra virala proteiner från att produceras för att minimera immunsvar, " sa Zhong.

Studerar hur dessa veck kan påverka levande varelser, antingen positivt eller negativt, kräver först att forskare upptäcker deras närvaro. Att göra det, UCR-professorn i organisk kemi Richard Hooley och hans kollegor modifierade ett koncept som tidigare har använts för att känna av andra saker, såsom kemiska komponenter i olika årgångar av vin.

Kemikalierna i systemet kan utformas för att leta efter nästan vilken typ av målmolekyl som helst. Dock, hur "näsan" vanligtvis används, den kunde inte detektera DNA. Bara när Hooleys grupp lagt till ytterligare, icke-standardiserade komponenter kunde näsan sniffa upp sitt DNA-mål.

"Människor upptäcker lukter genom att andas in luft som innehåller luktmolekyler som binder till flera receptorer inuti näsan, " Hooley förklarade. "Vårt system är jämförbart eftersom vi har flera receptorer som kan interagera med DNA-vecken vi letar efter."

Den kemiska näsan består av tre delar:värdmolekyler, fluorescerande gästmolekyler, och DNA, som är målet. När de önskade vecken finns, gästen lyser, varna forskare om deras närvaro i ett prov.

DNA består av fyra nukleinsyror:guanin, adenin, cytosin och tymin. För det mesta, dessa syror bildar en dubbelspiralstruktur som liknar en stege. Guaninrika regioner viker sig ibland på ett annat sätt, skapa vad som kallas en G-quadruplex.

Delar av genomet som bildar dessa fyrdubbla strukturer är extremt komplexa, även om UC Riverside-forskare har upptäckt att deras veck är kända för att reglera genuttryck, och de spelar en nyckelroll för att hålla cellerna friska.

För detta experiment, forskarna ville visa att de kunde detektera en specifik typ av quadruplex bestående av fyra guaniner. Efter att ha gjort det, Zhong sa att forskargruppen kommer att försöka bygga vidare på sin framgång.

"Nu tror vi att vi kan göra mer, " sa hon. "Det finns andra tredimensionella strukturer i DNA, och vi vill förstå dem också."

Forskarna kommer att undersöka hur krafter som skadar DNA påverkar hur de viker. De ska också studera RNA-veckning eftersom RNA utför viktiga funktioner i en cell.

"RNA har ännu mer komplexa strukturer än DNA, och är svårare att analysera, men att förstå dess struktur har stor potential för sjukdomsforskning, " sa Zhong.