稳态强磁场实验装置用户首次发现并解析自我动态组装的三聚G-四链体结构
时间 : 2021-03-01     

近日,稳态强磁场实验装置(SHMFF)用户中科院合肥研究院强磁场科学中心张钠研究团队在SHMFF所属的超导磁体SM3及配套NMR系统的支持下,运用液体核磁共振技术首次解析出由三聚形成的非对称G-四链体折叠新方式。相关研究成果以“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”为题在线发表于国际期刊Nucleic Acids Research 上。  

端粒DNA形成的G-四链体结构与抑制癌症密切相关,成为优良抗癌靶点。目前被公开报道的分子间G-四链体主要为二聚或四聚结构,而经自我三聚所形成的三分子G-四链体结构还未被报道过。  

在该项研究工作中,研究团队首次解析了DNA序列d(GTTAGG)在Na+溶液中形成的三聚G-四链体液体核磁结构,该序列可以看作是人类或家蚕端粒序列的一部分。NMR清楚地证明了G-四链体结构由3条碱基序列相同但各自又采用不对称构象的DNA链构成,含有2个边缘型loop,1个5' 端悬垂。在G-四链体核心部分中,3根G-column由常见的完整GG重复序列构成,而第4根G-column是由其中两条链的5' 端单—G1碱基要经过回折,头对头拼接构成,两个G1之间形成了缺口界面。缺口界面上两个G1的糖苷键构型采用anti,而不参与核心结构形成的5' 端悬垂G1其糖苷键构型则采用syn。  

此外,该研究还首次应用核磁共振中的ROESY实验验证了三分子G-四链体结构与未折叠的单链组分之间存在秒级别的动态交换现象,证明了G-四链体的动态组装性质。结构多态性一直被认为是G-四链体折叠的固有特征,该工作的发现将使G-四链体结构种类更加多样化,为潜在的功能应用提供了基础。  

文章链接:https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab028/6125663 

  

图1:DNA序列d(GTTAGG)形成的三聚G-四链体示意图(PDB:6M05)  
   

图2:动态组装的三聚G-四链体结构其3条构成链与未折叠链之间在NMR实验中呈现化学交换现象