后唑启动子富集于次级DNA结构形成基序中,例如G-四链体(G4S)。在这里,我们描述了“ G4Access”,这是一种通过核酸酶消化与开放染色质相关的分离和序列G4的方法。g4Access是抗体和交联的非依赖性和富集的计算预测G4S(PG4S),其中大多数在体外得到了证实。使用人和小鼠细胞中的G4ACCESS,我们鉴定出与核小体排除和启动子转录相关的细胞类型的G4富集。G4ACCESS允许测量G4配体处理后G4曲目使用的变化,HDAC和G4解旋酶抑制剂。将G4ACCESS应用于来自相互杂交小鼠交叉的细胞表明G4在控制活动印迹区域中的作用。一致地,我们还观察到G4ACCESS峰是未甲基化的,而PG4S的甲基化与DNA上的核小体重新定位相关。总体而言,我们的研究为研究细胞动力学的G4提供了一种新工具,并突出了它们与开放染色质,转录及其对DNA甲基化的拮抗作用的关联。
图1。用于研究DNA G4或IMS的方法论摘要。它们包括低吞吐量方法。低通量可以分为生物物理和生化方法。高通量可以分类为基于计算机的预测[5,6]和实验法学研究。Experimental omics studies include small-molecule ligand coupled with DNA polymerases top assay (G4-seq) [7,8], antibody [BG4-(Ch)IP-seq, iM-IP-seq] [9,12,14,15], truncated native protein (G4P-seq) [10], and small-molecule ligand affinity capture (G4DP-SEQ)[11]测序。黑色箭头指示植物中使用的方法,红色问号表示人类而非植物中使用的方法,而蓝色问号表示未在人类和植物中应用的潜在方法。缩写:DNA G4S,DNA G-四链体; ims,i-motifs。
常见 B 型 DNA 和其他 DNA 构象之间的动态结构转变为基因表达提供了额外的调控层。1–4 G-四链体 (G4) 和 i-基序 (iM) 是两类重要的非规范 DNA 结构,分别在人类基因组中某些富含鸟嘌呤和胞嘧啶的区域形成。由于 iM 结构是通过堆叠插入的半质子化胞嘧啶碱基对 (C+:C) 形成的,因此最初认为 iM 的形成需要弱酸性 pH 值,然而,现在已经确定这些结构是在细胞环境中的生理 pH 值下形成的。5,6 G4 结构由 pi 堆叠的平面 G 四联体形成,其中每个 G 四联体由四个鸟嘌呤碱基组成,通过 Hoogsteen 氢键结合在一起,并通过生理相关的阳离子进一步稳定。 7–10 G4 和 iM 折叠机制已用于预测它们在基因组中形成的倾向以及它们在调控区域中的过度表达。5,11 此外,它们的结构特征
Chagas病是由Cruzi的寄生虫锥虫引起的,在全球范围内影响超过700万人。两种实际治疗方法分别是苯甲酸唑(BZN)和Nifurtimox,由于其高毒性导致患者被放弃治疗,从而引起严重的副作用。在这项工作中,我们建议DNA G四链体(G4)作为这种传染病的潜在治疗靶标。我们在T. Cruzi的基因组中发现了每100,000个核苷酸的174个PQ,并确认了三个频繁基序的G4形成。我们合成了一个基于二乙烯基乙烯(DTE)支架的14个四链体配体的家族,并证明了它们与这些已鉴定的G4序列的结合。几种DTE衍生物表现出与BZN相同浓度范围的四种不同菌株的t. cruzi菌株的表量的微摩尔活性。化合物L3和L4对T. cruzi sol菌株的血液中的活性形式(IC 50 = 1.5 - 3.3μm,Si = 25 - 40.9)具有出色的活性,比BZN高40倍,并且显示出更好的选择性指数。
6 1。分子胚胎学与遗传学研究所基因组神经病学系7(IMEG),库马托大学,库曼莫托,日本8 2。日本库曼莫托大学药学研究生院。9 3。日本库曼本北部10号医学科学研究生院神经病学系。11 4。日本托托里工程研究生院化学和生物技术系,日本托托里12大学13 14 *应向诺里氏菌Shioda和Yasushi Yabuki发言,16 Norifumi Shioda9 17 Norifumi Shioda9 17基因组神经病学系17日本Kumamoto 860-0811。 19电话:81-96-373-6633 20电子邮件:shioda@kumamoto-u.ac.jp 21 22 Yasushi Yabuki 23基因组神经病学系,分子胚胎学和遗传学研究所,Kumamoto University,24 Kumamoto University,24 Kumamoto University,24 Konjo,2-2-1 Honjo,2-2-1 Honjo,chuo-kumamamamamomoto,86-086-086-086-08。 25电话:81-96-373-6633 26电子邮件:yabukiy@kumamoto-u.ac.jp 27日本托托里工程研究生院化学和生物技术系,日本托托里12大学13 14 *应向诺里氏菌Shioda和Yasushi Yabuki发言,16 Norifumi Shioda9 17 Norifumi Shioda9 17基因组神经病学系17日本Kumamoto 860-0811。19电话:81-96-373-6633 20电子邮件:shioda@kumamoto-u.ac.jp 21 22 Yasushi Yabuki 23基因组神经病学系,分子胚胎学和遗传学研究所,Kumamoto University,24 Kumamoto University,24 Kumamoto University,24 Konjo,2-2-1 Honjo,2-2-1 Honjo,chuo-kumamamamamomoto,86-086-086-086-08。25电话:81-96-373-6633 26电子邮件:yabukiy@kumamoto-u.ac.jp 2725电话:81-96-373-6633 26电子邮件:yabukiy@kumamoto-u.ac.jp 27
对G4二级结构的分析表明,内源性G4基因组景观受到严格调节,只有700,000多个人类序列中,只有1-2%能够在体外生物物理折叠成G4结构(4)。据报道,G4S在癌细胞中的患病率增加(5),并且特别与患者衍生的侵袭性乳腺癌组织中高度表达和扩增的基因有关(6)。多个证据表明,与正常细胞相比,G4在癌细胞中检测到较高的G4量在癌症的生长和进展中起作用(7,8),这使得G4成为引人入胜的药物发现靶标(7,9)。G4似乎与癌症相关基因有关联,因为与正常细胞相比,在癌细胞中检测到更大的G4。实时跟踪G4,直接了解其生物学作用是一个新的基本生物学领域,并且可能为诊断和治疗癌症等疾病(10)开辟了新的途径(10)。此外,G4结构可以用作新的预后生物标志物和有效的治疗靶点
研究文章 | 细胞/分子 DNA G-四链体是一种调节记忆的转录控制装置 https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0093-23.2024 收稿日期:2023 年 1 月 17 日 修订日期:2024 年 2 月 14 日 接受日期:2024 年 2 月 20 日 版权所有 © 2024 作者
猪血凝性脑脊髓炎病毒(PHEV),猪假拟南芥病毒(PRV),经典猪发烧病毒(CSFV)和日本的脑炎病毒(JEV)导致感染猪的神经学症状相似,及其对实验性诊断的差异性诊断。设计了四对特定引物和探针,分别针对PHEV N基因,PRV GB基因,CSFV 5'非翻译区域(5'UTR)和JEV NS1基因,并且开发了四倍的实时定量RT-PCR(QRT-PCR(QRT-PCR),以检测和分化的PHEV,pRV,pRV,pRV,pRV,pRV,&JEV。该测定显示高灵敏度,每种病原体的检测极限(LOD)为1.5×10 1拷贝/μL。该测定法仅检测到PHEV,PRV,CSFV和JEV,而没有与其他猪病毒交叉反应。测定内和测定间的变异系数(CVS)小于1.84%,可重复性很高。通过已发达的四倍体QRT-PCR测试了总共1,977个临床样本,包括组织样本和从中国广西省收集的全血样本,以及PHEV,PRV,PRV,CSFV和JEV的阳性率为1.57%(31/1,977),0.355%(7/1,1,97), (21/1,977)和0.10%(2/1,977)。也通过先前报道的QRT-PCR分析测试了这1,977个样品,这些方法的巧合率超过99.90%。发达的测定法被证明是快速,敏感和准确的,用于检测和分化PHEV,PRV,CSFV和JEV。
z-DNA和G-四链体DNA在生物膜基质中很丰富,并且使用与鼠植入物相关的骨髓炎模型在体外和体内生长的生物膜中通常存在于网络类似结构中。在体外,在生物膜生长期间没有NaCl或机械摇动的情况下,或在EDNA或外多糖产生的细菌菌株中没有形成结构。因此,我们推断出EDNA和多糖相互作用,当通过盐稳定时,在机械应力下导致非典型的DNA结构,我们证实了来自感染植入物的生物膜中的G-四链体DNA和Z-DNA也存在。哺乳动物DNase I缺乏针对Z-DNA和G-四链体DNA的活性,而微球菌核酸酶可能会降解G-四链体DNA,而S1 Aspergillus核酸酶可能会降解Z-DNA。因此,源自金黄色葡萄球菌的微球菌核酸酶可能是分散生物膜在葡萄球菌中的关键。除了其结构作用外,我们首次表明,生物膜中的埃德纳在Hemin存在下形成具有过氧化物酶样活性的DNAZyme。虽然过氧化物酶是针对病原体防御的一部分,但我们现在表明生物膜可以在细胞外基质中具有内在的过氧化物酶活性。
一类DNA折叠/结构统称为G-四链体(G4),通常在鸟嘌呤富基因组的区域中形成。G4 DNA被认为在基因转录和端粒介导的端粒维持中具有功能作用,因此是药物的靶标。导致鸟嘌呤四局部堆叠的分子相互作用的细节并不理解,这限制了G4序列的可药用性的合理方法。为了进一步探索这些相互作用,我们采用了电子振动 - 二维红外线(EVV 2DIR)光谱法,以测量由MyC2345核苷酸序列形成的平行链链G- Qu-Qu-Qu-Qu-Qubadruplex DNA的扩展振动偶联光谱。我们还跟踪了与G4折叠相关的结构变化,该变化是K + -ION浓度的函数,以产生进一步的见解。为了对折叠过程在振动耦合特性方面产生的结构元素进行分类,我们使用了使用密度功能理论的量子化学计算。这导致了与给定结构相关的耦合光谱的预测,这些耦合光谱与从EVV 2 -DIR光谱获得的实验耦合数据进行了比较。总体而言,在折叠过程中对102个耦合峰进行了实验鉴定并遵循。注意到了许多现象,并与折叠形式的形成相关。这包括频率变化,交叉强度的变化以及新耦合峰的出现。可以将新峰分配给复合物中特定化学基团之间的耦合,我们使用2DIR数据在我们的实验条件下为这种特定类型的G4提出了折叠序列。总体而言,实验2DIR数据和DFT计算的组合表明,在添加钾离子之前,在初始DNA中可能已经存在鸟嘌呤四重奏,但是这些四重奏是未储存的,直到添加钾离子为止,在这一点上形成了完整的G4结构。