DNA ist meist für ihre klassische rechtsgängige Doppelhelix bekannt. Unter bestimmten Bedingungen kann sie jedoch eine alternative Form annehmen, die als Z-DNA bezeichnet wird. Diese linksgängige Struktur wird zunehmend mit Genregulation, Chromatinorganisation und Immunreaktionen in Verbindung gebracht. Zwei aktuelle Publikationen aus dem NanoPrecMed-Netzwerk liefern nun wichtige neue Erkenntnisse, die zum besseren Verständnis dieser ungewöhnlichen DNA-Struktur beitragen.
Ein schnelles und benutzerfreundliches Tool zur Erkennung von Z-DNA
In einer Studie, die in NAR Genomics and Bioinformatics veröffentlicht wurde, stellten Forschende der Mendel-Universität, der Tschechischen Akademie der Wissenschaften und der Technischen Universität Brno, gemeinsam mit der Universität Ostrava und der Charité – Universitätsmedizin Berlin, das webbasierte Tool Z-DNA Hunter vor.
Dieses Werkzeug ermöglicht eine schnelle und zuverlässige Identifikation von Z-DNA-bildenden Sequenzen (ZFS) im gesamten Genom. Bisher war die genomweite Vorhersage von Z-DNA häufig langsam oder technisch aufwendig. Z-DNA Hunter vereinfacht diesen Prozess durch eine benutzerfreundliche Oberfläche, schnelle Analysen (selbst für ganze Chromosomen) und klare Visualisierungsmöglichkeiten.
Forschende können DNA-Sequenzen hochladen und innerhalb weniger Sekunden jene Bereiche identifizieren, die vermutlich die linksgängige Z-DNA-Struktur annehmen können.
Um das Potenzial des Tools zu demonstrieren, analysierte das Team das Genom von Drosophila melanogaster. Dabei stellten sie fest, dass lange Z-DNA-bildende Regionen stark auf dem X-Chromosom angereichert sind, während sie auf dem Y-Chromosom nahezu vollständig fehlen. Dieser Unterschied deutet darauf hin, dass Z-DNA nicht zufällig im Genom verteilt ist, sondern mit aktiven und funktionell wichtigen genomischen Regionen zusammenhängt.
Welche Proteine interagieren mit Z-DNA?
Eine zweite Studie, veröffentlicht von Michaela Dobrovolná und Václav Brázda in Biochemical and Biophysical Research Communications, untersuchte, welche Proteine mit Z-DNA im menschlichen Genom interagieren könnten.
Mithilfe der Vorhersagen von Z-DNA Hunter verglichen die Forschenden Z-DNA-bildende Regionen mit mehr als 32.000 ChIP-seq-Datensätzen aus der ChIP-Atlas-Datenbank.
Diese groß angelegte Analyse identifizierte Transkriptionsfaktoren, die häufig mit Z-DNA-Regionen überlappen. Mehrere bekannte regulatorische Proteine zeigten eine starke und konsistente Anreicherung an Z-DNA-Stellen.
Besonders interessant ist, dass auch einige Proteine, die bisher nicht mit Z-DNA in Verbindung gebracht wurden, darunter MCM2 und FOXP1, eine starke Assoziation mit diesen Regionen aufweisen. Dies deutet darauf hin, dass Z-DNA eine breitere Rolle in der Genregulation spielen könnte als bisher angenommen.
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