近日,穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場實(shí)驗(yàn)裝置(SHMFF)用戶中科院合肥研究院強(qiáng)磁場科學(xué)中心張鈉研究團(tuán)隊(duì)在SHMFF所屬的超導(dǎo)磁體SM3及配套NMR系統(tǒng)的支持下,運(yùn)用液體核磁共振技術(shù)首次解析出由三聚形成的非對稱G-四鏈體折疊新方式。相關(guān)研究成果以“NMR?structural?study?on?the?self-trimerization?of?d(GTTAGG)?into?a?dynamic?trimolecular?G-quadruplex?assembly?preferentially?in?Na+?solution?with?a?moderate?K+?tolerance”為題在線發(fā)表于國際期刊Nucleic?Acids?Research?上。??
端粒DNA形成的G-四鏈體結(jié)構(gòu)與抑制癌癥密切相關(guān),成為優(yōu)良抗癌靶點(diǎn)。目前被公開報道的分子間G-四鏈體主要為二聚或四聚結(jié)構(gòu),而經(jīng)自我三聚所形成的三分子G-四鏈體結(jié)構(gòu)還未被報道過。??
在該項(xiàng)研究工作中,研究團(tuán)隊(duì)首次解析了DNA序列d(GTTAGG)在Na+溶液中形成的三聚G-四鏈體液體核磁結(jié)構(gòu),該序列可以看作是人類或家蠶端粒序列的一部分。NMR清楚地證明了G-四鏈體結(jié)構(gòu)由3條堿基序列相同但各自又采用不對稱構(gòu)象的DNA鏈構(gòu)成,含有2個邊緣型loop,1個5'?端懸垂。在G-四鏈體核心部分中,3根G-column由常見的完整GG重復(fù)序列構(gòu)成,而第4根G-column是由其中兩條鏈的5'?端單—G1堿基要經(jīng)過回折,頭對頭拼接構(gòu)成,兩個G1之間形成了缺口界面。缺口界面上兩個G1的糖苷鍵構(gòu)型采用anti,而不參與核心結(jié)構(gòu)形成的5'?端懸垂G1其糖苷鍵構(gòu)型則采用syn。??
此外,該研究還首次應(yīng)用核磁共振中的ROESY實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了三分子G-四鏈體結(jié)構(gòu)與未折疊的單鏈組分之間存在秒級別的動態(tài)交換現(xiàn)象,證明了G-四鏈體的動態(tài)組裝性質(zhì)。結(jié)構(gòu)多態(tài)性一直被認(rèn)為是G-四鏈體折疊的固有特征,該工作的發(fā)現(xiàn)將使G-四鏈體結(jié)構(gòu)種類更加多樣化,為潛在的功能應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。??
文章鏈接:https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab028/6125663?
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圖1:DNA序列d(GTTAGG)形成的三聚G-四鏈體示意圖(PDB:6M05)??
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圖2:動態(tài)組裝的三聚G-四鏈體結(jié)構(gòu)其3條構(gòu)成鏈與未折疊鏈之間在NMR實(shí)驗(yàn)中呈現(xiàn)化學(xué)交換現(xiàn)象?