Во время репликации ДНК классическая двойная спираль может временно перестраиваться в альтернативную структуру, известную как трёхстороннее соединение ДНК (3WJ).
Эти конфигурации образуют чётко определённую центральную полость, способную вмещать молекулы со специфическими формами и свойствами. Из-за их роли в клеточных процессах, связанных с раком, трёхсторонние соединения ДНК привлекают внимание как перспективные молекулярные мишени для терапевтических подходов нового поколения.
Исследовательская группа CiQUS разработала новую молекулу, которая самоорганизуется в волокнистые материалы, оставаясь неактивной до тех пор, пока не подвергнется воздействию ионов кобальта.
При стимуляции молекула претерпевает структурную трансформацию в чётко определённое трёхмерное расположение, которое точно вписывается в центральную полость соединения ДНК. Под руководством лидера группы CiQUS и профессора Университета Южной Калифорнии Мигеля Васкеса Лопеса в исследовании представлена новая парадигма селективного распознавания неканонических структур ДНК из спящих молекулярных предшественников.
Исследование, представленное на этой неделе на обложке журнала Journal of the American Chemical Society, было проведено в лабораториях CiQUS — учреждении, признанном центром передового опыта CIGUS региона Галисия.
В основе этой системы лежит небольшая молекула на основе пептида под названием BTMA-1, которая спонтанно самоорганизуется в физиологических условиях в супрамолекулярные спиральные волокна. При воздействии ионов металлов, таких как кобальт, эти волокна разрушаются и генерируют биологически активные пептидные хеликаты — молекулярные комплексы, способные избирательно связываться с трёхсторонними соединениями ДНК.
Эта контролируемая трансформация представляет собой ключевой шаг к разработке чувствительных функциональных материалов, которые можно активировать внешними стимулами для выполнения конкретных биологических задач.
Одним из наиболее инновационных аспектов исследования является поведение этих спиральных волокон в качестве неактивных предшественников: стабильных временных сборок, которые высвобождают активные хеликатные единицы только при химической активации. Это динамическое поведение, ранее не наблюдавшееся в таких супрамолекулярных полимерах, открывает новые возможности для разработки молекулярных систем, способных сохранять свою биологическую функцию до тех пор, пока она не потребуется, — идея, имеющая широкие перспективы в сложных клеточных средах.
Хотя биомедицинские применения этого исследования находятся на ранней стадии, оно закладывает основу для новой молекулярной стратегии, которая является одновременно адаптируемой и чувствительной к окружающей среде. В будущем такие системы могут предложить пространственно-временной контроль над распознаванием ДНК в целевой противораковой терапии.
Результаты расширяют возможности на стыке химической биологии и молекулярных материалов и укрепляют потенциал супрамолекулярной химии как мощного инструмента для разработки программируемых молекулярных систем.
В исследовании также участвовали учёные из Центра исследований наноматериалов и биомедицины (CINBIO) Университета Виго.
Предоставлено Центром исследований в области биологической химии и молекулярных материалов.