G四链体结构及其稳态

发布时间：2021-07-31 08:50

　　G四链体（G-quadruplex）是一种由DNA或者RNA构成的非典型核酸二级结构,广泛存在于生物体内,调节基因转录、复制等功能。然而,在生物体中,具有G四链体的核苷酸序列特征的片段并不一定能够形成由Hoogsteen键连接的G四链体结构。多种因素能够调控G四链体结构展开-折叠动态平衡:阳离子能够促进G四链体结构折叠; DNA/RNA解旋酶、转录因子能使G四链体结构展开、分子伴侣可促进G四链体结构折叠;小分子配基能够稳定G四链体结构促进其折叠;互补配对碱基序列、loop区长度也会影响G四链体结构展开-折叠过程。本综述旨在阐述影响G四链体结构展开-折叠动态平衡的因素,并为以后研究G四链体的调控机制和方向提供思路和依据。 

【文章来源】：生理科学进展. 2020,51(04)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

与G四链体结合小分子配基结构

G四链体是由四条由鸟嘌呤构成的G链(G-tracts)通过DNA或者RNA分子间或分子内相互作用形成的。形成G四链体结构的核心是形成G四分体(G-tetrads)。G四分体是来自不同G链的鸟苷酸碱基，通过Hoogsteen氢键相互作用而成。两个及以上平面G四分体堆叠及糖-磷酸骨架片段相互作用共同形成了特异的G四链体二级结构[6]。G四链体四条链的排列方式不同使得G四链体具有三种不同结构。(1)如果四条链的走向是一致的这种结构称为平行结构(图1A);(2)如果四条链中有两条链的方向一致而有两条的方向相反，这种结构称为反平行结构(图1B-C)。反平行结构包括“椅”式结构和“蓝”式结构;(3)含有一种是混合结构:当四链体的四条链中有三条链的方向是一致的而最后一条链的方向是相反的，这种结构称为混合结构(图1D)。此外，连接G四链体四条G链的环状结构(loop)虽然不参与G四链体，但是环状结构对于G四链体的折叠和结构稳定都非常重要。G四链体环状结构是一种二级结构也是维持G四链体结构稳定的重要因素。影响形成不同G4环状结构的因素有G四分体数量、连接两条G链之间核苷酸数量以及G链方向[7]。线粒体中也具有遗传物质，使用生物信息学方法可以预测出线粒体有270段可形成G四链体的序列，这些G四链体序列可能与线粒体缺失断点有关[9]。Huang等[10]使用线粒体DNA G四链体特异荧光探针在活细胞中观察到了线粒体DNA中存在G四链体结构。线粒体基因组转录过程中其保守序列Ⅱ(conserved seqyence blockⅡ，CSBⅡ)的RNA序列能够形成G四链体结构，该结构可抑制RNA聚合酶与转录复合物的结合，使线粒体转录提前终止[11]。RNA G四链体还可以与其互补的DNA序列形成RNA-DNA杂交G四链体。这个四链体结构非常稳定，给予RNA酶处理也不会破坏RNA-DNA杂交G四链体结构[12]。


本文编号：3313156