“Hidung” kimia yang inovatif mengendus perbedaan kritis dalam struktur DNA

Ilustrasi “hidung” kimiawi yang mendeteksi struktur G-quadruplex. Kredit: Richard Hooley / UCR

Inovasi dalam skrining dapat meningkatkan pengembangan obat dan penelitian kanker.

Perubahan kecil dalam struktur DNA mereka telah terlibat dalam kanker payudara dan penyakit lainnya, tetapi sejauh ini sangat sulit untuk dideteksi.

Menggunakan apa yang mereka gambarkan sebagai “hidung kimia,” ahli kimia UC Riverside dapat “mencium” ketika potongan DNA terlipat dengan cara yang tidak biasa. Karyanya merancang dan mendemonstrasikan sistem ini telah dipublikasikan di jurnal Kimia alam.

“Jika urutan DNA terlipat, transkripsi gen yang terkait dengan bagian DNA tertentu dapat dihindari,” kata penulis studi UCR dan profesor kimia UCR Wenwan Zhong. “Dengan kata lain, ini bisa memiliki efek positif dalam membungkam gen yang berpotensi menyebabkan kanker atau mempromosikan tumor.”

Sebaliknya, pelipatan DNA juga bisa berdampak negatif.

“Lipatan DNA dapat mencegah protein virus diproduksi untuk meminimalkan respon kekebalan,” kata Zhong.

Mempelajari bagaimana lipatan ini dapat memengaruhi makhluk hidup, secara positif atau negatif, pertama-tama memerlukan ilmuwan untuk mendeteksi keberadaannya. Untuk melakukannya, profesor kimia organik UCR Richard Hooley dan rekannya memodifikasi konsep yang sebelumnya telah digunakan untuk mendeteksi hal-hal lain, seperti komponen kimia dalam berbagai perkebunan anggur.

Bahan kimia dalam sistem dapat dirancang untuk mencari hampir semua jenis molekul target. Namun, cara “hidung” biasanya digunakan gagal mendeteksi DNA. Hanya setelah kelompok Hooley menambahkan komponen tambahan non-standar, hidung dapat mengendus target DNA-nya.

“Manusia mendeteksi bau dengan menghirup udara yang mengandung molekul bau yang mengikat beberapa reseptor di dalam hidung,” jelas Hooley. “Sistem kami sebanding karena kami memiliki banyak reseptor yang mampu berinteraksi dengan lipatan DNA yang kami cari.”

G Quad Sensing

Ilustrasi sistem yang merespons deteksi G-quadruplex. Kredit: Richard Hooley / UCR

Hidung kimiawi terdiri dari tiga bagian: molekul inang, molekul fluoresen terundang, dan DNA, yang merupakan target. Ketika ada lipatan yang diinginkan, tamu bersinar, mengingatkan para ilmuwan akan kehadiran mereka dalam sampel.

DNA terdiri dari empat asam nukleat: guanin, adenin, sitosin, dan timin. Paling sering, asam ini membentuk struktur heliks ganda seperti sisik. Daerah kaya guanin terkadang melipat dengan cara berbeda, menciptakan apa yang disebut G-quadruplex.

Bagian-bagian genom yang menyusun struktur quadruplex ini sangat kompleks, meskipun para peneliti di UC Riverside telah menemukan bahwa lipatan mereka adalah pengatur ekspresi gen dan memainkan peran kunci dalam menjaga kesehatan sel.

Untuk percobaan ini, para peneliti ingin menunjukkan bahwa mereka dapat mendeteksi jenis quadruplex tertentu yang terdiri dari empat guanin. Setelah itu selesai, Zhong mengatakan tim peneliti akan mencoba memanfaatkan kesuksesannya.

“Sekarang kami yakin kami bisa berbuat lebih banyak,” katanya. “Ada struktur tiga dimensi lain dalam DNA dan kami ingin memahaminya juga.”

Peneliti akan meneliti bagaimana kekuatan yang merusak DNA mempengaruhi bentuk lipatan. Mereka juga akan belajar RNA terlipat karena RNA melakukan fungsi penting dalam sel.

“RNA memiliki struktur yang lebih kompleks daripada DNA dan lebih sulit untuk dianalisis, tetapi memahami strukturnya memiliki potensi besar untuk penelitian penyakit,” kata Zhong.

Referensi: “Diskriminasi selektif dan klasifikasi struktur G-quadruplex dengan matriks deteksi host-host” oleh Junyi Chen, Briana L. Hickey, Linlin Wang, Jiwon Lee, Adam D. Gill, Alessia Favero, Roberta Pinalli, Enrico Dalcanale, Richard J. Hooley dan Wenwan Zhong, 1 April 2021, Kimia alam.
DOI: 10.1038 / s41557-021-00647-9

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Menyelidiki lebih dalam tentang asal usul sinar kosmik dengan gerakan Brown geometris

Representasi skema sinar kosmik yang merambat melalui awan magnetik. Kredit: Salvatore Buonocore Model simulasi menyediakan langkah pertama dalam mengembangkan algoritma untuk meningkatkan metode deteksi. Sinar...

Penyerapan elektron terpisah yang ditangkap dalam film

Film menangkap gambar penangkapan elektron terpisah. Kredit: Javier Marmolejo Para peneliti di Universitas Gothenburg telah mengamati penyerapan satu elektron oleh tetesan melayang dengan amplitudo...

Perlindungan probiotik? Bakteri Usus Ditemukan Melindungi Usus Terhadap Virus COVID-19

Para peneliti dari Universitas Yonsei di Korea Selatan telah menemukan bahwa bakteri tertentu yang hidup di usus manusia mengeluarkan obat yang menghambat SARS-CoV-2. ...

Menggali sejarah populasi Neanderthal menggunakan DNA nuklir purba dari sedimen gua

Galeri patung gua di Spanyol utara. Penulis: Javier Trueba - film sains Madrid DNA mitokondria manusia purba telah diekstraksi dari deposit gua, tetapi nilainya...

Sakelar Semikonduktor Berpanduan Laser untuk Komunikasi Generasi Selanjutnya

Insinyur Laboratorium Nasional Lawrence Livermore telah menemukan jenis baru sakelar semikonduktor yang digerakkan oleh laser yang secara teoritis dapat mencapai kecepatan lebih tinggi pada...

Newsletter

Subscribe to stay updated.