G-Quadruplex-DNA-Anordnungen: Schleifenlänge, Kationidentität und Multimerbildung

G-reiche DNA-Sequenzen sind in der Lage, sich in Strukturen zu falten, die als G-Quadruplexe bezeichnet werden. Um allgemeine Trends im Einfluss der Schleifenlänge auf die Struktur und Stabilität von G-Quadruplex-Strukturen zu erhalten, untersuchten wir Oligodeoxynukleotide mit zufälligen Basen in den Schleifen. Untersuchte Sequenzen sind dGGGW(i)GGGW(j)GGGW(k)GGG, wobei W = Thymin oder Adenin mit gleicher Wahrscheinlichkeit und i, j und k zwischen 1 und 4 liegt. Alle wurden durch Zirkular-Dichroismus, native Gel-Elektrophorese, UV-überwachtes thermisches Denaturieren und Elektrospray-Massenspektrometrie in Gegenwart von 150 mM Kalium-, Natrium- oder Ammoniumkationenstudiert. Parallele Konformationen werden von Sequenzen mit kurzen Schleifen begünstigt, aber wir fanden auch, dass Sequenzen mit kurzen Schleifen sehr stabile multimerische Quadruplexe bilden, selbst bei niedriger Strangkonzentration. Die Massenspektrometrie zeigt die Bildung von Dimeren und Trimeren. Wenn die Schleifenlänge zunimmt, neigen bevorzugte Quadruplex-Konformationen dazu, intramolekularer und antiparallel zu sein. Die Natur des Kations hat ebenfalls Einfluss auf die angenommenen Strukturen, wobei K(+) mehr parallele Multimere als NH4(+) und Na(+) induziert. Strukturelle Möglichkeiten werden für die neuen Quadruplex-Höherordnungsanordnungen diskutiert.