それはDNAだが、私たちの知っているそれではない。オーストラリアの研究者は世界で初めて細胞内に“iモチーフ”と呼ばれる新しいDNA構造を同定した。
DNAのねじれた“結び目”、iモチーフはこれまで生きている細胞の中で直接見られたことはなかった。ガルバン医学研究所の新しい発見は、Nature Chemistryの2018年4月23日にオンラインで公開された。
この論文は、「I-モチーフDNA構造はヒト細胞の核に形成される（I-Motif DNA Structures Are Formed in the Nuclei of Human Cells.）」と題されている。
私たちの細胞の奥深くにある60億のA、C、G、T文字のDNAコードの情報は、私たちの体がどのように構築され、どのように機能するかについて正確な指示を提供する。
James WatsonとFrancis CrickがDNAの構造を明らかにした1953年以来、DNAの象徴的な形状は“二重らせん”とイメージされている。 しかし、DNAの短い配列が、他の形でも存在することが実験室ではっきりと分かっている。そして、科学者は、DNAコードがいつどのように“読み込まれる”かに、二本鎖DNA二重らせんとは全く異なるこれらの形が重要な役割を果たすかもしれないと考えている。
「我々の大部分がDNAを二重らせんと捉えている」と研究を共同主導したDaniel Christ教授（ガルバン 抗体治療 ラボ長）は語る。
「この新しい研究は、全く異なるDNA構造が存在することを思い起こさせるものであり、我々の細胞にとって重要である可能性が高い。iモチーフは、DNAの4本鎖の“結び目”である」と、Christ助教授と共に研究を主導した Marcel Dinger助教授（ガルバン Kinghorn Centre臨床ゲノミックス長）は言う。
「結び目構造では、同じDNA鎖のC文字が互いに結合するので、これは、反対の鎖の“文字”が互いに認識し、C [シトシン">がG[グアニン">に結合する二重らせんとは非常に異なっている。」
研究者はiモチーフを以前から詳細に研究してきたが、確認されたのは細胞内ではなく実験室でのin vitro条件下のみであった。 実際、現場の科学者は、iモチーフの“結び目”が生物の中にすべて存在するかどうかを議論してきたが、この疑問は新しい発見によって解決された。
研究者らは、細胞内のiモチーフを検出するために、非常に高い親和性でiモチーフを特異的に認識して結合することができる、正確な新しいツール（抗体分子の断片）を開発した。 これまで、iモチーフに特異的な抗体が欠如していたため、これらの構造の役割についての理解の障害となっていた。
極めて重要なことは、この抗体断片は、ヘリックスフォームのDNAを検出せず、また“G-quadruplex構造”（構造的に類似の4本鎖DNA配列）も認識しなかった。
この新しいツールを用いて、研究者らはヒト細胞株における“iモチーフ”の位置を明らかにした。 蛍光技術を用いてiモチーフの位置を特定し、核内の緑色のスポットを同定した。
「私たちが最も興奮したのは、緑色の斑点、つまりiモチーフが現れて消えていくのが見えることで、iモチーフが形成、再形成、再形成していることがわかっている」とMahdi Zeraati博士は言う。
研究者らは、iモチーフは、ほとんどの場合、細胞の“ライフサイクル”の特定の時点、すなわちDNAが活発に“読み込まれている”後半のG1期に形成されることを示した。また、iモチーフがいくつかのプロモーター領域（遺伝子がオンまたはオフに切り替わるかどうかを制御するDNA）およびテロメアにおいては、老化プロセスにおいて重要な染色体の“末端部分”に出現する。
Zeraati博士は、「iモチーフの出入りは、それらが何をするかの手掛かりだと考えている。遺伝子のスイッチをオンまたはオフにしたり、遺伝子が積極的に読み込まれているのかもしれない。」と述べた。
「私たちは、iモチーフの過渡的な性質が、今まで細胞内で追跡することが非常に難しかった理由を示していると考えている」とChrist助教授は付け加えている。
Marcel Dinger助教授は、「細胞内の全く新しい形態のDNAを明らかにすることはエキサイティングだ。これらの発見は、この新しいDNA形状が本当に何であるか？それが健康と病気に影響を及ぼすのか？などの理解の切っかけになるだろう」と語った。
イメージ： 細胞内のiモチーフDNA構造と、それを検出するために使用される抗体ベースのツールをデザインしたイラスト。 （クレジット：Chris Hammang）
【BioQuicknews：World First--New Structure of “Twisted Knot” DNA Revealed in Living Cells; Antibody Fragment Used to Identify I-Motif DNA; May Play Role in Gene Expression】
