G-квадруплексы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

G-­квадруплексы (англ. G-quadruplex, а также G-tetrads или G4) — последовательности нуклеиновых кислот, обогащенные гуанином и способные образовывать структуры из двух, трёх или четырех цепей. Цепи нуклеиновых кислот из гуанозиновых олиго- и поли-нуклеотидов способны связываться друг с другом при наличии моновалентного катиона, как калий. С помощью дифракционного анализа было показано, что такие поли(G)-нити представляют собой новый тип укладки ДНК, четырехцепочечную спираль, где четыре гуаниновых основания из разных цепей образуют плоскую структуру, удерживаемую G-G-парными взаимодействиями (рис. 1). Такие структуры отличаются высокой стабильностью в растворе и называются гуаниновыми (G)-квартетами, или G-тетрадами. Каждый G-квартет скреплен в сумме восемью водородными связями, образованными взаимодействием Уотсон-Криковской стороны одного гуанинового основания с Хугстиновской стороной другого. G-квадруплексы могут быть также образованы короткими олигонуклеотидами с соответствующей последовательностью, которую можно схематически записать как GmXnGmXoGmXpGm, где m — количество гуанинов в G-блоке. Эти гуанины обычно непосредственно задействованы в образовании G-тетрад. Xn, Xo и Xp могут быть комбинацией любых остатков, включая G; такие участки формируют петли между G-тетрадами.

Рис 1. Структура G-­квадруплекса. Слева: G­-квартет. Справа: межмолекулярный G-­квадруплекс

Источники G-тетрадных мотивов[править | править исходный текст]

Нуклеиновые кислоты, содержащие G-тетрадный мотив чрезвычайно широко представлены во всех открытых на данный момент геномах. Такие мотивы были обнаружены в промоторных регионах, интронах и сайтах переключения в составе последовательности иммуноглобулиновых генов, «горячих точках» рекомбинации и др. G-квартеты также представлены в ДНК на концах эукариотических хромосом, известных как теломеры. Теломерная ДНК представляет из себя тандемные повторы коротких поли-G-блоков, которые иногда включают в себя аденины или тимины: (GGTTAG)n, или (TTAGGG)n; теломерные ДНК ассоциированы с теломерными белками. Тип повтора является видозависимым: например, повтор (TTAGGG)n характерен для млекопитающих. Функция теломер заключается в защите хромосомных концов от нежелательных повреждений в результате рекомбинации или воздействия нуклеаз. Человеческая теломерная ДНК в соматических клетках в среднем составляет 8-10 т.п.о. Терминальные же 100—200 нуклеотидов с 3'-конца представляют собой однотяжевой «хвост», конформационно ничем не ограниченный. В живых клетках этот «хвост» ассоциирован с белком POt1, в отсутствие же этого белка однотяжевая теломерная ДНК способна складываться и димеризоваться, формируя четырехцепочечные шпильки, которые могут стабилизироваться формированием гуаниновых тетрад. Другой способ стабилизации такой ДНК — формирование внутримолекулярных G-квартетов путем многократного складывания. Такие G-квартет содержащие структуры называются квадруплексами или тетраплексами.

Предполагаемая модель регуляции генов при наличии G-­квадруплекса[1]

Примечания[править | править исходный текст]

  1. Bugaut A, Balasubramanian S (2012). «5'-UTR RNA G-quadruplexes: translation regulation and targeting». Nucleic Acids Res. DOI:10.1093/nar/gks068. PMID 22351747.

Литература[править | править исходный текст]