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上海士鋒生物關(guān)于DNA/RNA雜合G四鏈體結(jié)構(gòu)
最近更新時間：2013-5-17
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DNA/RNA雜合G四鏈體結(jié)構(gòu)
G四鏈體（G-quadruplex，圖A）是一種四鏈結(jié)構(gòu)并且由二層以上鳥嘌呤平面組成，每個鳥嘌呤平面含有4個相互氫鍵配對的鳥嘌呤堿基（圖B）。端粒DNA的TTAGGG序列可以形成由3層鳥嘌呤平面組成的分子內(nèi)G四鏈體結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)形成可以阻擋端粒酶對端粒的延伸。除了端粒DNA以外，越來越多的可以形成G四鏈體的DNA序列在人和其他物種基因組中被發(fā)現(xiàn)。利用生物信息學(xué)的方法，人們發(fā)現(xiàn)G四鏈體形成序列在基因組中分布的頻率高，而且其分布位置也很有規(guī)律，比如癌基因的啟動子以及轉(zhuǎn)錄起始區(qū)。
單個基因的研究表明轉(zhuǎn)錄相關(guān)區(qū)域的G四鏈體結(jié)構(gòu)對基因轉(zhuǎn)錄會產(chǎn)生一定的影響。然而G四鏈體結(jié)構(gòu)能夠那些生理過程中形成，形成的機制以及特點至今不清楚。中國科學(xué)院動物研究所端粒與衰老研究組zui近研究發(fā)現(xiàn)：基因轉(zhuǎn)錄過程中，新生RNA上的多聚鳥嘌呤可以與非模板鏈上的同樣堿基序列形成一種DNA/RNA 雜合G四鏈體結(jié)構(gòu)（圖C），并且這種雜合結(jié)構(gòu)的數(shù)量可能內(nèi)源性地決定了基因的表達能力。
DNA上分子內(nèi)G四鏈體的形成需要至少4段多聚鳥嘌呤序列，而DNA/RNA雜合G四鏈體的形成僅需要DNA非模板鏈上含有2段或以上多聚鳥嘌呤，因而這種雜合結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)極大的擴充了人們對G四鏈體形成能力的認識。該課題組進一步通過生物信息學(xué)的方法對人和其他物種中具有雜合G四鏈體形成能力的DNA序列（PHQS）進行查找和統(tǒng)計分析，結(jié)果顯示：>97%的人類基因中都含有PHQS，且平均每個基因有73個PHQS。雜合G四鏈體序列在基因轉(zhuǎn)錄區(qū)中的富集和龐大數(shù)量以及其對基因轉(zhuǎn)錄的抑制揭示這種結(jié)構(gòu)可能是調(diào)節(jié)基因基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄水平的元件。