ДНК е изградена от четири нуклеозида, които се обозначават с буквите А, Ц, Т и Г. Учените са открили още няколко варианта, които често се добавят към секвенцията, за да заместят един от тях. Тези варианти, които могат да бъдат модифицирани версии на стандартните нуклеозиди, често помагат на клетките да контролират кои гени да се включат и кои да се изключат. Наричат се „епигенетични маркери“ в ДНК.
Досега, тези ДНК-модификации бяха откривани случайно от учените, но е изнамерен нов подход, от екип на Масачузецкия технологичен институт (MIT), Университета на Флорида и други институции, който позволява идентифицирането на неизвестни епигенетични маркери и модификации.Професор Питър Дийдън от MIT и колегите му подозират, че бактериите и вирусите притежават много ДНК-модификации, които все още не са открити, но могат да послужат като нови мишени за антибиотична терапия или да намерят приложение в биотехнологията. Използвайки комбинация от биоаналитична химия, сравнителна геномика и специален тип ДНК-секвениране, екипът открил модификация в ДНК, която позволява на бактериите да предпазят генома си от вирусна инфекция. Откритието е публикувано в Proceedings of the National Academy of Sciences в началото на месец март.

По-рано, професорът по микробиология и клетъчни науки, от Университета на Флорида, Валери дьо Креси-Лагард е открила много от гените, необходими за синтеза на два типа РНК-модификации, които се откриват в микроорганизмите и имат общ прекурсор – preQ0. Използвайки сравнителна геномика – техника за скрининг на геномите на различни микроорганизми за варианти на специфични ДНК-секвенции, тя открила сходни гени в множество бактериални видове, които били локализирани в специфичен генен клъстер, съдържащ гени за ДНК-модификация.

Дьо Креси-Лагард и Дийдън решили да проверят предложението на дьо Креси-Лагард , че тези бактерии вмъкват preQ0 в ДНК. Дийдън използвал масспектроскопия и открил ДНК, модифицирана със структури, наподобяващи preQ0, и ги нарекли dADG. Тези структури били открити само при бактериите, които притежават генния клъстер за модификации.
След това, изследователите доказали, че при бактериите, които изследвали, тази модификация е част от отбранителната система, която предпазва бактериалната ДНК. Тези микроорганизми използват ензими рестриктази, които нарязват немодифицираната ДНК на вирус, който е нападнал клетката, например.

В сътрудничество с Ричард Робъртс от New England Biolabs, екипът прилага третия елемент от технологията си, за да характеризира новооткритата dADG-модификация – специален вид ДНК-секвениране, наречен SMRT (single-molecule real-time sequencing). Този тип секвениране сигнализира, когато се появи нещо различно от стандартните четири нуклеозида и местоположението на модификацията може да бъде установено.
Чрез комбинацията от SMRT-секвениране, сравнителна геномика и възможността да се открият и идентифицират модификациите чрез биоанализ, учените са способни да открият новата модификация, да разберат каква е и каква функция изпълнява.
Всяка новооткрита модификация може да се превърне в мишена за антибиотиците, особено тези, които пречат на рестриктазните ензими да нарязват собствената ДНК на бактерията. Лекарства, които инхибират ензимите, вмъкващи модификацията в ДНК, биха разрушили отбранителната система на клетката, като позволят на рестриктазите да унищожат клетъчната ДНК.

„Много от тези ензими са уникални за дадена бактерия и са жизненоважни за оцеляването на този организъм, а това ги прави добри мишени за антибиотичните препарати“ – казва Дийдън.

Превод: Росица Ташкова
Източник: https://www.sciencedaily.com