Cấu trúc DNA này được các nhà nghiên cứu gọi là “nút xoắn”. Việc phát hiện ra chúng cho thấy mã di truyền của chúng ta được tạo thành với sự đối xứng vô cùng phức tạp, chứ không chỉ là cấu trúc xoắn kép mà mọi người thường gắn cho DNA. Các dạng biến thể của phân tử này ảnh hưởng mạnh mẽ đến chức năng sinh học của con người.

Cấu trúc này rất khác so với những gì chúng ta được học về DNA trong sách giáo khoa thời phổ thông. Nó không phải là một chuỗi DNA dạng xoắn kép. Trong đó, các nucleotide (A,T,G,C) cũng không cần tuân thủ theo nguyên tắc bổ sung (A-T, G-C).

Các nhà khoa học đã nhìn thấy hai nucleotide C-C bắt cặp với nhau, thậm chí đó còn là 2 nucleotide trên cùng một chuỗi DNA. Kết quả là tạo nên một cấu trúc DNA dạng nút trông kì lạ như thế này:

“Khi nhắc đến DNA, hầu hết chúng ta đều nghĩ về hình ảnh của chuỗi xoắn kép. Nhưng nghiên cứu mới đã chỉ ra rằng trong cơ thể chúng ta tồn tại các cấu trúc DNA hoàn toàn khác biệt và chúng có thể đóng vai trò quan trọng trong các tế bào của chúng ta", Daniel Christ - nhà nghiên cứu trị liệu thuộc Viện Nghiên cứu Y khoa Garvan ở Úc, cho biết.

Cấu trúc DNA mới mà nhóm nghiên cứu phát hiện được gọi là cấu trúc i-motif. Cấu trúc này được phát hiện lần đầu tiên vào những năm 1990, nhưng cho đến nay chúng chỉ được quan sát trong ống nghiệm. Đây là lần đầu tiên các nhà khoa học tìm thấy nó trên tế bào sống của con người. 

Khác với cấu trúc xoắn kép thông thường của DNA (được hai nhà khoa học Watson và Crick phát hiện vào năm 1953 và nổi tiếng đến tận bây giờ), cấu trúc i-motif có thể gây ngạc nhiên cho rất nhiều người.

"i-motif là một nút của bốn chuỗi DNA. Trong cấu trúc nút, những chữ C [cytosine] trên cùng một chuỗi DNA liên kết với nhau. Điều này rất khác với những thứ diễn ra trên một chuỗi xoắn kép, trong đó các nucleotide trên hai chuỗi đối diện mới liên kết được với nhau và C chỉ liên kết với G [guanines]," Marcel Dinger - nhà di truyền học và là đồng tác giả của nghiên cứu giải thích.

Theo ông Mahdi Zeraati ở Garvan - tác giả đầu tiên của nghiên cứu, i-motif chỉ là một trong số các cấu trúc DNA không mang dạng xoắn kép. Còn có những cấu trúc khác như A-DNA, Z-DNA, AND bộ ba và DNA có dạng chữ thập - tất cả chúng đều có thể tồn tại trong tế bào của chúng ta.

Vào năm 2013, lần đầu tiên các nhà nghiên cứu đã hình dung ra một loại cấu trúc DNA khác trong tế bào con người được gọi là G-4 DNA. Sau đó họ đã sử dụng một kháng thể được thiết kế đặc biệt để tìm ra G4 trong tế bào. Trong nghiên cứu mới, Zeraati và các nhà nghiên cứu đồng nghiệp của mình cũng sử dụng kỹ thuật tương tự. Họ phát triển một đoạn kháng thể (gọi là iMab) có khả năng nhận dạng và gắn kết đặc biệt với motif-i. Kháng thể sẽ làm nổi bật vị trí của chúng trong tế bào với ánh sáng miễn dịch huỳnh quang.

Zeraati nói: "Điều khiến chúng tôi phấn khích nhất là chúng tôi có thể thấy những đốm màu xanh lá cây của i-motif xuất hiện và biến mất theo thời gian. Điều đó giúp chúng tôi biết rằng chúng đang hình thành, hoà tan và hình thành lại."

Mặc dù vẫn còn rất nhiều điều để tìm hiểu về chức năng cấu trúc của i-motif, nhưng nghiên cứu mới cho thấy: các i-motif tạm thời thường hình thành muộn trong vòng đời của tế bào.

Các i-motif cũng có khuynh hướng xuất hiện ở những vùng được gọi là “chất hoạt hóa” - đây là khu vực mà DNA kiểm soát sự bật hay tắt của các gen. Ngoài ra, nó cũng "hiện diện" trong các điểm cuối (nhiễm sắc thể) - những điểm mốc di truyền liên quan đến lão hóa.

Nhà nghiên cứu Zeraati cho biết: "Chúng tôi nghĩ rằng sự xuất hiện và biến mất của các i-motif thể hiện chức năng của chúng. Có vẻ như chúng có mặt trong tế bào của chúng ta để bật hay tắt các gen và ảnh hưởng đến việc một gen có đang được đọc tích cực hay không."

Hiện tại chúng ta có thể chắc chắn rằng dạng DNA mới này có tồn tại trong các tế bào. Điều này sẽ thúc đẩy các nhà nghiên cứu mau chóng tìm ra chức năng của các cấu trúc đó đối với cơ thể chúng ta. Như Zeraati giải thích, câu trả lời rất quan trọng - không chỉ cho i-motif, mà còn đối với các protein trong tế bào.

"Hình dạng của những ADN thay thế này có thể quan trọng đối với các protein trong tế bào. Vì chúng có khả năng nhận ra chuỗi DNA của chúng và tạo ra các chức năng điều tiết. Vì vậy, sự hình thành các cấu trúc này sẽ có ý nghĩa lớn trong việc giúp các tế bào hoạt động bình thường. Và bất kì một sai sót nhỏ nào trong các cấu trúc này cũng có thể gây ra các hậu quả bệnh lý nghiêm trọng," Zeraati nói.  Nghiên cứu đã được xuất bản trên Nature Chemistry. (khampha.vn)