4n–1 ist ein „Sweet Spot“ im DNA i-Motif Falten von 2′-Deoxycytidin-Homopolymeren

DNA-Stränge mit vier oder mehr aufeinanderfolgenden Abschnitten von 2'-Deoxycytidin (dC) Nukleotiden haben das Potenzial, i-Motif-Faltungen anzunehmen, im Allgemeinen unter mild sauren Bedingungen. Die Analyse von dC-Homo-Oligonucleotidsträngen mit Längen von 10 bis 30 Nukleotiden durch fünf verschiedene pH-abhängige Methoden identifizierte ein Muster in der Stranglänge vs. Stabilität. Beginnend mit dC11, das sich nicht faltet, stieg der Übergang-pH (pHT) mit der Kettenlänge durch die Zugabe von bis zu vier Nukleotiden, wonach die Stabilität dramatisch abnahm, und der Trend wiederholte diesen Zyklus bis zu dC27. Die Analyse ergab, dass dCn-Stränge mit einer Länge von 15, 19, 23 und 27 Nukleotiden (d.h. 4n-1) pHT-Werte >7,2 und thermische Stabilitäten >37 °C bei pH 7,0 aufwiesen. Modellstudien, die Thymidin-Nukleotide verwendeten, um die i-Motif-Schleifenlängen zu fixieren, unterstützen die Schlussfolgerung, dass die stabilsten dCn i-Motive ein Nukleotid in jeder der drei Schleifen und einen Kern aus einer geraden Anzahl von Basenpaaren besitzen. Das aus den Modellstudien identifizierte Muster tritt bei Quoten von vier Nukleotiden in Längen von 15, 19, 23 und 27 übereinstimmend mit den Ergebnissen auf, die für die dCn-Stränge erzielt wurden. Diese Beobachtung führte uns dazu, das menschliche Genom nach dCn-Läufen zu untersuchen. Die Untersuchung des menschlichen Genoms zeigt, dass dCn-Läufe in kritischen Regionen des Genoms (Promotoren, UTRs und Introns) angereichert sind, während sie in kodierenden und intergenen Regionen erschöpft sind, und diese Ergebnisse könnten biologische Implikationen haben. Schließlich könnte die Fähigkeit, die i-Motif-Stabilitäten durch die Länge des Strangs einzustellen, für stimuli-responsive Anwendungen in DNA-Gerüsten, Sensoren, Nanotechnologie und anderen chemischen Anwendungen genutzt werden.