科学家通过新型Hoogsteen链置换反应发现平行三分子G四链体的重组

中国科学院合肥物质科学研究院张娜研究员带领的科学家团队利用溶液态核磁共振(NMR)技术，发现了一种新型的G-四链体重组过程。 GQs)最近通过一种称为 Hoogsteen 配对链置换反应(Hoogsteen SDR)的新型反应。

传统的 Watson-Crick SDR 涉及用单链同源入侵链置换双链 DNA 或 RNA 螺旋中的一条链，完全基于 Watson-Crick 碱基配对规则的原理。GQ 是由富含鸟嘌呤的核酸片段形成的非常规二级结构，可以以不同的形式存在，例如单体或分子间组装体。折叠良好的 GQ 高度稳定，并且能够抵抗其他富含鸟嘌呤的链的 SDR。

“我们的工作首次描述了通过基于 Hoogsteen 配对的 SDR 自发重组 G-四链体，并提出了一种异聚 tri-GQ 的新型 NMR 解决方案结构，具有两个探针与一个靶标的独特模式。” 张娜教授说。

在这项研究中，研究小组重点关注了Tub10 d(CAGGGAGGGT)的特定目标序列，它是来自人类β2-微管蛋白基因富含G的启动子区域的DNA片段。

在 K + 溶液中，Tub10 序列自折叠成具有高热稳定性的平行同聚二分子 GQ (di-GQ)。科学家们利用 Hoogsteen 配对的 SDR 并引入一对短的富含 G 的探针 (P1 d(TGGGA)) 来侵入 Tub10 GQ。通过这个过程，他们能够将起始的 di-GQ 重新组装成 Tub10/2P1 的新型平行异聚三分子 GQ (tri-GQ)。

这项研究不仅提供了第一个离散异聚tri-GQ的NMR溶液结构，而且揭示了两个探针和富含G的DNA片段中的一个靶标之间的独特识别模式。与传统反义探针相比，短的富含 G 的探针 P1 对 GQ 靶标表现出更高的特异性。此外，P1 作为模型系统，有效地从 Tub10 与其互补链杂交时形成的 Watson-Crick 双链体中捕获富含 G 的靶标 Tub10。

研究小组表示，这些发现为 GQ 的重新组装开辟了新的可能性，并为了解富含 G 的 DNA 片段之间的相互作用提供了见解。

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