Nature子刊重大發現:活久見!首次在人活細胞中追蹤到DNA的四重螺旋結構
2020/07/22
G4s在癌細胞內被大量檢測到,可能與癌癥相關基因關系密切,并且推測G4s或許可以用作早期癌癥診斷和治療中新的分子靶標。


早在1953年,沃森和弗克里克首次揭開DNA的結構之謎。從那以后,DNA的雙螺旋結構便深入人心。近幾年,一種“四螺旋”的 DNA 結構如雨后春筍般地從科研界中“冒”了出來,這種結構通常被稱為G-四鏈體(G4s)。先前的研究發現,G4s在癌細胞內被大量檢測到,可能與癌癥相關基因關系密切,并且推測G4s或許可以用作早期癌癥診斷和治療中新的分子靶標。

近日,Nature Chemistry發表了一篇名為“Single-molecule visualisation of DNA 1 G-quadruplex formation in live cells”的文章,報道了一種熒光探針(SiR-PyPDS)能實時追蹤到活細胞核中的G4s的單個結構分子,真正實現了在不干擾G4s動態折疊的情況下,在人活細胞中對其動態過程進行檢測。


doi: 10.1038/s41557-020-0506-4

由于細胞中G4s的穩態性可能受到蛋白質(例如解旋酶的調節),無法通過快速離體技術來追蹤G4s。此外,一些常用于檢測活細胞中DNA和RNA的探針濃度相對較高,這可能會干擾G4s的動態折疊過程以及引起細胞應激/毒性。針對此,該研究團隊制備了具有G4s特異性的熒光探針,在低濃度的條件下結合小部分G4s(約4%)便可以實現對G4s實時追蹤。


使用熒光探針SiR-PyPDS對活細胞中的G4進行單分子熒光成像

接下來,研究團隊試圖估算在活細胞中被SiR-PyPDS標記的G4s的比例以及做了一系列與其他G4s形成序列的體外結合實驗。結果發現,無論體內還是體外,SiR-PyPDS結合G4s觀察到的駐留時間相當,說明SiR-PyPDS可以用于檢測內源性的G4s。此外,為了深入了解活細胞中的G4折疊過程,研究團隊使用了DNA甲基化試劑硫酸二甲酯 (DMS) 不可逆地捕獲未折疊的G4狀態。結果發現,隨時間的變化,DMS處理后幾分鐘內細胞中SIR-PyPDS與G4s結合減少。


活細胞中的G4s的動態折疊和展開過程

該研究團隊認為,既然已經能夠成像單個G4,那么便能追蹤其在特定基因中的作用以及它們在癌癥中的表達方式。正如英國劍橋化學與癌癥研究系劍橋學院的Shankar Balasubramanian教授所說,“某些癌細胞對靶向G4s的小分子比非癌細胞更敏感,可能由于癌癥前期或癌細胞中有著更多的G4s結構。

從新生事物“G4s”的發現到可追蹤其在活細胞中的動態折疊過程,每一步都是一大步,G4s與癌癥相關基因密切相關已成事實,但能否利用其獨特的DNA結構作為靶點來治療癌癥呢?小編以為,G4s可能離其迎來曙光已不遠了。

參考文獻

[1] Single-molecule visualisation of DNA 1 G-quadruplex formation in live cells

[2] High-throughput sequencing of DNA G-quadruplex structures in the human genome

[3] DNA G-quadruplexes in the human genome: detection, functions and therapeuticPotential

[4] Quantitative visualization of DNA G-quadruplex structures in human cells

查看更多
發表評論 我在frontend\modules\comment\widgets\views\文件夾下面 test
上海快3最新开奖爱乐彩