在生物學(xué)領(lǐng)域，最具代表性的形象莫過(guò)于DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),，它們盤(pán)繞成螺旋和超螺旋,，形成密實(shí)的染色體。
然而,，在實(shí)驗(yàn)室中,，人工合成的富含鳥(niǎo)嘌呤（組成DNA的堿基之一，簡(jiǎn)寫(xiě)為“G”）的DNA鏈發(fā)生折疊,，很容易形成一種結(jié)構(gòu)迥異的方形DNA,。科學(xué)家一直相信,，活細(xì)胞的DNA中偶爾也會(huì)形成這種所謂“G－四鏈體”,。G－四鏈體包含的四個(gè)鳥(niǎo)嘌呤來(lái)自一條富含鳥(niǎo)嘌呤的DNA鏈的不同位置，它們以特殊的氫鍵結(jié)合起來(lái),，形成密實(shí)的方形結(jié)構(gòu),，打斷了DNA的螺旋結(jié)構(gòu)。
近日,，《自然·化學(xué)》雜志網(wǎng)站發(fā)表文章稱(chēng),，由英國(guó)劍橋大學(xué)的尚卡爾·巴拉蘇布拉馬尼亞恩（Shankar Balasubramanian）領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)存在G－四鏈體的有力證據(jù)，并發(fā)現(xiàn)這種奇異的結(jié)構(gòu)可能具有重要的生物學(xué)功能,。
染色體DNA兩端具有保護(hù)功能的端粒結(jié)構(gòu)富含鳥(niǎo)嘌呤,，G－四鏈體很可能出現(xiàn)在這個(gè)位置。對(duì)癌細(xì)胞的研究支持這一觀點(diǎn),，研究已表明,，能夠結(jié)合G－四鏈體并使之穩(wěn)定的小分子會(huì)損傷端粒DNA。
科學(xué)家在人類(lèi)基因組數(shù)據(jù)中大海撈針般地搜尋其他富含鳥(niǎo)嘌呤的序列,，發(fā)現(xiàn)四鏈體也有可能在另外一些具有調(diào)控作用的區(qū)域形成,，尤其是一些致癌基因所在的區(qū)域。
巴拉蘇布拉馬尼亞恩和同事證實(shí)了這一猜測(cè),。他們?cè)O(shè)計(jì)了一種抗體,，可特異性地與G－四鏈體緊密結(jié)合，而不會(huì)結(jié)合雙螺旋結(jié)構(gòu)的DNA。當(dāng)把這種抗體與人體細(xì)胞在培養(yǎng)基中共同孵育時(shí),，他們發(fā)現(xiàn),，抗體結(jié)合到了染色體的許多不同部位，只有大約四分之一位于端粒,。
“這項(xiàng)工作才剛剛起步,，但是，如果能精確描繪出這些G－四鏈體在基因組中的位置,，我們也許能更好地控制基因或細(xì)胞內(nèi)的其他生物學(xué)過(guò)程,，以防它們誤入歧途，引發(fā)癌癥等疾病,，”他說(shuō),，“這正是我們的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。”（生物谷Bioon.com）
doi:10.1038/nchem.1548
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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.
