📋 Как работают встроенные в геном рН-сенсоры — 25 августа 2026 г. в 14:11:04.894
📋 Как работают встроенные в геном рН-сенсоры Новая работа коллектива из ФНКЦ ФХМ им. Ю.М. Лопухина, ИБХ РАН, ИНМА РАН и других институтов вышла в журнале Biomolecules (MDPI). В геномах большинства организмов присутствуют рН-чувствительные элементы, называемые i-мотивами. Они образуют четверные спирали в слабокислой среде и расплетаются в нативных условиях. Исследователи нашли им множество остроумных применений в области ДНК-нанотехнологий, но играют ли i-мотивы какую-то роль в клетке – оставалось загадкой. В норме кислотность нуклеоплазмы недостаточна для фолдинга i-мотивов (их перевода в свернутое состояние). То же справедливо для большинства патологий или реакций организма на стресс, при которых ткани временно закисляются: изменения рН малы и просто не доходят до ядра. Другое дело – очаги хронического воспаления или приграничные участки опухоли. Там возможно значительное закисление (острый ацидоз), и в ядре достигаются условия стабильности свернутых i-мотивов. Исследователи из ФНКЦ смоделировали эти условия на клеточной культуре, чтобы проверить, как фолдинг i-мотивов влияет на генную экспрессию. Стоит отметить, что в геноме человека i-мотивы распределены неравномерно. Они обнаружены, например, в промоторах онкосупрессоров. Сотрудники ФНКЦ спроектировали конструкции, содержащие репортер (ген люциферазы) под промоторами с такими i-мотивами и без них, затем сравнили экспрессию репортера в норме и в модели острого ацидоза. В норме i-мотивы почти ни на что не влияли, а в модели острого ацидоза заметно снижали уровень репортера. Мы и раньше знали, что закисление перестраивает клеточный метаболизм, но речь шла в основном про обратимые переключения метаболических путей. Наличие в геноме i-мотивов – своего рода встроенных рН-сенсоров – объясняет и более масштабные изменения, связанные с онкогенезом. Хорошая новость состоит в том, что вызванные ацидозом переключения транскрипции генов с i-мотивами тоже обратимы. Уже разработаны дестабилизирующие i-мотивы малые молекулы. Примером служит проходящий клинические испытания противоопухолевый агент QN-302. В использованной сотрудниками ФНКЦ модели он восстанавливал нормальную экспрессию репортера. Как именно QN-302 мешает фолдингу i-мотивов впервые показал сотрудник ФНКЦ Владимир Борисович Цветков, используя методы молекулярного моделирования. Результаты исследования подчеркивают перспективы скорого внедрения новых препаратов на основе малых молекул, узнающих четверные спирали и иные необычные структуры ДНК. 📎 Статья по материалам работы B.Б. Цветкова с коллегами опубликована в журнале Biomolecules (MDPI) и поддержано Российским научным фондом. Авторский коллектив из ФНКЦ ФХМ им. Ю.М. Лопухина, ИБХ РАН, ИНМА РАН и других институтов: Варвара Сапожникова, Екатерина Книжник, Дмитрий Широков, Юрий Ходарович, Юлия Хомякова, Маргарита Богомякова, Александр Тихомиров, Андрей Щекотихин, Анна Варижук, Владимир Цветков.