22-nt端粒RNA片段所形成反向平行G-四链体的构型影响要素分析

作     者：钟明清 沈祥春 肖潮达 ZHONG Ming-Qing;SHEN Xiang-Chun;XIAO Chao-Da

作者机构：贵州医科大学药用植物功能与应用国家重点实验室贵阳550025 贵州医科大学天然药物资源优效利用重点实验室贵阳550025 

出 版 物：《中国生物化学与分子生物学报》 (Chinese Journal of Biochemistry and Molecular Biology)

年 卷 期：2023年第39卷第9期

页      面：1291-1299页

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 07[理学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.32100981,32260141,U1812403-4-4) 中华人民共和国人力资源和社会保障部(No.201901) 贵州省人力资源和社会保障部(No.202006083) 贵州省科技计划项目(No.20191438)资助。 

主　　题：反向平行RNA G-四链体 圆二色谱 糖环2′-羟基 环序列甲基化 分子拥挤环境 

摘      要：不同构象的G-四链体通常展现出与蛋白质结合能力不同,进而发挥出不同的生理功能,分析G-四链体的构型影响要素,对探究其生理功能有重要意义。不同于DNA,RNA序列在以往的研究中均呈现平行G-四链体结构,前期研究中我们发现并报道了目前唯一能形成反向平行G-四链体的RNA序列,22-nt端粒RNA片段(ORN-N,A_(1)G_(2)G_(3)G_(4)U_(5)U_(6)A_(7)G_(8)G_(9)G_(10)U_(11)U_(12)A_(13)G_(14)G_(15)G_(16)U_(17)U_(18)A_(19)G_(20)G_(21)G_(22))。分析ORN-N的构型影响因素将极大拓展对RNA特性的认识。因此,本研究旨在系统性的探索能够影响ORN-N构型的因素。使用圆二色谱和熔融曲线监测糖环2′-羟基对ORN-N构型和稳定性的影响,发现ORN-N中不同核苷糖环2′-羟基对于反向平行G-四链体的作用不同。U_(6)、A_(7)、G_(16)的糖环2′-羟基对ORN-N的拓扑构象-维持至关重要,G_(3)、A_(13)、A_(19)的糖环2′-羟基具有稳定其构象的作用,而U_(17)的糖环2′-羟基降低了ORN-N的稳定性,此与以往研究中糖环2′-羟基不利于RNA序列形成反向平行G-四链体构型不同。将ORN-N环中的核苷U进行5-甲基化修饰,通过圆二色谱和熔融曲线监测其构象和稳定性,发现环中部分U碱基5-甲基化能稳定ORN-N的构象。使用5%~40%PEG模拟细胞内分子拥挤环境,通过圆二色谱监测其构象,结果与以往研究不同,分子拥挤环境并不能稳定反向平行RNA G-四链体,相反ORN-N的构象发生了翻转。综上,在ORN-N中糖环2′-羟基、环序列甲基化以及分子拥挤环境对反向平行RNA G-四链体的构型具有极其重要的影响。