Nature Chemistry：生物体内存在四链DNA

yhs210

在生物学领域，最具代表性的形象莫过于DNA的双螺旋结构，它们盘绕成螺旋和超螺旋，形成密实的染色体。

然而，在实验室中，人工合成的富含鸟嘌呤（组成DNA的碱基之一，简写为“G”）的DNA链发生折叠，很容易形成一种结构迥异的方形DNA。科学家一直相信，活细胞的DNA中偶尔也会形成这种所谓“G－四链体”。G－四链体包含的四个鸟嘌呤来自一条富含鸟嘌呤的DNA链的不同位置，它们以特殊的氢键结合起来，形成密实的方形结构，打断了DNA的螺旋结构。



近日，《自然·化学》杂志网站发表文章称，由英国剑桥大学的尚卡尔·巴拉苏布拉马尼亚恩（Shankar Balasubramanian）领导的研究团队发现了细胞内存在G－四链体的有力证据，并发现这种奇异的结构可能具有重要的生物学功能。

染色体DNA两端具有保护功能的端粒结构富含鸟嘌呤，G－四链体很可能出现在这个位置。对癌细胞的研究支持这一观点，研究已表明，能够结合G－四链体并使之稳定的小分子会损伤端粒DNA。

科学家在人类基因组数据中大海捞针般地搜寻其他富含鸟嘌呤的序列，发现四链体也有可能在另外一些具有调控作用的区域形成，尤其是一些致癌基因所在的区域。

巴拉苏布拉马尼亚恩和同事证实了这一猜测。他们设计了一种抗体，可特异性地与G－四链体紧密结合，而不会结合双螺旋结构的DNA。当把这种抗体与人体细胞在培养基中共同孵育时，他们发现，抗体结合到了染色体的许多不同部位，只有大约四分之一位于端粒。

“这项工作才刚刚起步，但是，如果能精确描绘出这些G－四链体在基因组中的位置，我们也许能更好地控制基因或细胞内的其他生物学过程，以防它们误入歧途，引发癌症等疾病，”他说，“这正是我们的长远目标。”（生物谷Bioon.com）





doi:10.1038/nchem.1548
PMC:
PMID:

Quantitative visualization of DNA G-quadruplex structures in human cells

Giulia Biffi, David Tannahill, John McCafferty & Shankar Balasubramanian

Four-stranded G-quadruplex nucleic acid structures are of great interest as their high thermodynamic stability under near-physiological conditions suggests that they could form in cells. Here we report the generation and application of an engineered, structure-specific antibody employed to quantitatively visualize DNA G-quadruplex structures in human cells. We show explicitly that G-quadruplex formation in DNA is modulated during cell-cycle progression and that endogenous G-quadruplex DNA structures can be stabilized by a small-molecule ligand. Together these findings provide substantive evidence for the formation of G-quadruplex structures in the genome of mammalian cells and corroborate the application of stabilizing ligands in a cellular context to target G-quadruplexes and intervene with their function.