研究阐述哺乳动物DNA G-四链体的动态和调控研究

华中农大生命科学技术学院、生物医学与健康学院精准营养与代谢团队陈振夏课题组在国际学术期刊Cell & Bioscience在线发表了题为“In vivo dynamics and regulation of DNA G-quadruplex structures in mammals”的综述文章。该文章介绍了内源性G-四链体的检测和表征方法，总结了影响内源性G-四链体动态的自身因素和细胞内因素，强调了内源性G-四链体动态对端粒延伸、转录和基因组稳定性的影响，讨论和展望了调控内源性G-四链体动态在生物医学应用中强大的潜力。

图1 G-四链体和G-四分体的结构

DNA中富含鸟嘌呤的序列可以形成四链螺旋的二级结构，被称为G-四链体（图1）。典型的G-四链体结构是由两个或更多G-四分体组装而成，每个G-四分体又由四个鸟嘌呤通过Hoogsteen氢键连接而成（图1）。G-四链体参与了多种重要的生物学过程，如基因转录、端粒延伸以及染色质修饰等。内源性G-四链体的动态，例如折叠、解折叠以及拓扑结构变化都会对多种生物过程产生影响。

图2 内源性G-四链体动态对转录的影响

检测和表征内源性G-四链体是探索其动态的基础。文章系统地介绍了细胞成像技术可视化内源性G-四链体以及基于高通量测序检测全基因组内源性G-四链体的G4 ChIP-seq/CUT&Tag方法的应用和优势，并对内源性G-四链体小分子探针的发展方向提出了建议。随后，文章总结了多种G-四链体互作蛋白对内源性G-四链体动态的调控作用和机制，并介绍了G-四链体互作蛋白的系统鉴定方法对于这一领域做出的贡献。此外，多种细胞内因素例如DNA复制、转录以及核小体耗竭对于G-四链体动态的影响也被详细总结。随后，文章着重强调了内源性G-四链体的动态对于基因表达调控、端粒稳态以及基因组稳定性的影响（图2）。最后，文章讨论和展望了G-四链体动态应用在疾病治疗方面的潜力。G-四链体稳定配体调控内源性G-四链体的动态在抑制原癌基因表达以及下调基因组稳定性两方面表现出对于癌症治疗的潜力。