Cercetătorii UAIC Iași dezvoltă o metodă inovatoare pentru studiul ADN-ului, cu potențial în terapiile genice

Descoperirea oferă perspective noi asupra mecanismelor moleculare care ar putea sta la baza dezvoltării unor viitoare terapii genice.

Rezultatele cercetării sunt prezentate în studiul intitulat „Nanopore-Based, Real-Time Single-Molecule Probing of i-Motif Structural Dynamics and Targeted PNA Disruption”, publicat în prestigiosul jurnal Nano Letters al American Chemical Society, inclus în clasamentul select Nature Index, care reunește cele mai relevante publicații internaționale din domeniul științelor vieții.

Potrivit unui comunicat, cercetarea a fost realizată de o echipă a UAIC formată din prof. univ. dr. Loredana Mereuță și doctoranda Adina Cîmpanu, sub coordonarea prof. univ. dr. Tudor Luchian, care au dezvoltat o metodă modernă de observare, în timp real, a unor structuri neobișnuite ale ADN-ului, implicate în controlul expresiei genelor.

„Reglarea expresiei genelor este esențială pentru viața oricărei celule: o activare excesivă sau insuficientă a unei gene poate declanșa o cascadă dezastruoasă de evenimente celulare, ducând la moartea celulei sau, în cazul cancerului, la imortalitatea acesteia. Pentru a înțelege aceste mecanisme disfuncționale, este fundamental să înțelegem ce factori influențează stabilitatea și comportamentul ADN-ului”, a precizat prof. dr. Tudor Luchian.

El subliniază că ADN-ul nu este doar dublă elice clasică, ci poate adopta și forme alternative, precum G-quadruplexele sau structurile i-motif.

„Acestea se formează în regiuni bogate în citozină a genomului, cum ar fi telomerii și anumite secvențe promotoare ale genelor, fiind puternic influențate de pH-ul mediului. Ele sunt considerate «al doilea cod genetic», implicat în reglarea activității genelor”, a adăugat acesta.

„Funcționează ca un «întrerupător genetic» reversibil”

Metoda dezvoltată se bazează pe utilizarea unui nanopor de α-hemolizină, care formează un canal foarte îngust. Moleculele de ADN care interacționează cu acest canal generează modificări măsurabile ale curentului electric, permițând analiza în timp real.

Cercetătorii au descoperit două moduri de detectare a structurii i-motif: prin ciocniri reversibile, care produc blocaje scurte ale curentului, și prin capturarea acesteia în vestibulul nanoporului, generând un semnal electric stabil. Aceasta permite măsurarea volumului structurilor și observarea modificărilor lor în funcție de pH.

Aplicațiile medicale sunt promițătoare. Prof. Luchian explică faptul că în cadrul acestei cercetări, s-a creat o moleculă mică, numită PNA (acid nucleic peptidic), formată din doar șase unități, care se potrivește exact cu secvența de ADN studiată.

„Această moleculă funcționează ca un «întrerupător genetic» reversibil, care poate pătrunde controlat în structura i-motif și să o destabilizeze, împiedicând formarea acesteia, mai ales înainte ca mediul să devină prea acid”, a subliniat profesorul.

Specialistul adaugă avantajele moleculei PNA.

„Un avantaj major al PNA-ului este că este mult mai rezistent la degradarea enzimatică în corp decât ADN-ul sau ARN-ul obișnuit, ceea ce îi conferă un potențial terapeutic important. Astfel de probe PNA ar putea fi optimizate – fie cuplându-se cu peptide care facilitează pătrunderea în celule, fie adăugând secvențe nucleotidice adiționale – pentru a ataca cu mai multă eficiență structurile i-motif din celulă”, a evidențiat acesta.

Studiul arată, astfel, cum molecule speciale, PNA-uri terapeutice, pot fi concepute pentru a ținti aceste structuri și a controla expresia genelor.

„Acest studiu nu doar că ne ajută să înțelegem mai bine mecanismele fundamentale ale vieții, dar deschide și perspective pentru viitoare strategii de tratament medical”, a conchis prof. dr. Tudor Luchian.1

Lucrarea științifică care fundamentează acest studiu este disponibilă online.

Publicitate și alte recomandări video