Rycina 8. Schemat wiązań wodorowych sta­bilizujących tetrade G (A) Cztery reszty gua-ninowe ułożone są w jednej płaszczyźnie. Przyległe guaniny połączone są wiązaniami Watsona-Cricka i Hoogsteena a grupy karbo-nylowe skierowane są do środka tetrady. (B) Układ G-tetrady tworzącej tetrapleks równo­legły (cztery łańcuchy DNA). (C) Tetrapleks powstający w wyniku oddziaływania dwóch nici DNA. (D) Tetrapleks wewnątrzcząstecz-kowy utworzony w wyniku strukturyzacji pojedynczej nici DNA.

potwierdzający obecność i biologiczne znaczenie tetraplek-

sów in vivo.

Podstawową jednostką tej struktury jest tetrada — G, któ­rą tworzą cztery pierścienie guanin (lub ogólniej, puryn) ułożonych w jednej płaszczyźnie i połączonych wiązaniami wodorowymi (Ryć. 8). Tleny grup karbonylowych O⁶ uło­żone są w jednej płaszczyźnie w kierunku centrum tetrady i w obecności kationów sodu lub potasu (Na⁺, K⁺) dodatko-

Rycina 9. Struktura tetrapleksu d(TTAGGGT)₄ utworzonego z równoległych nici DNA zawierających sekwencje telomerowe występujące u człowieka, uzyskana na podstawie NMR oraz symulacji dynamiki molekularnej; (A) struktura rdzenia AGGG wraz z lokalizacją jonów potasu pomiędzy płaszczyznami tetrad (B) kanał potasowy oraz widoczny skręt heliakalny struktury; reprodukowano za zgodą [52].

Rycina 10. Różne formy topologiczne z zaznaczonym wzajemnym ułożeniem łańcuchów tworzących strukturę tetrapleksu: A — wszystkie łańcuchy równoległe, B — jeden łańcuch antyrównoległy w stosunku do pozostałych równoległych', C i D-struktury parami antyrównoległe. Strzałki pokazują kierunek 5'—>3'.

wo stabilizują całą strukturę in vitro. Szczególnie cenne dla wyjaśnienia lokalizacji i funkcji jonów metali w stabilizaq'i struktur tetrapleksowych okazały się badania krystalogra­ficzne. Analizując sekwencję d(TG₄T) Feigon i wsp. wykaza­li, że jony potasu, zlokalizowane pomiędzy płaszczyznami zdefiniowanymi przez tetrady-G, wiążą się z nimi poprzez osiem wiązań koordynacyjnych stabilizujących strukturę [51]. Wykazano np., że sekwencja telomerowa człowieka d(TTAGGGT)₄ (Ryć. 9) tworzy intramolekularne struktury tetrapleksowe w roztworach zawierających kationy sodowe w stężeniach zbliżonych do fizjologicznych. Tworzenie ana­logicznej struktury, stabilizowanej kationem amoniowym ułożonym symetrycznie pomiędzy dwoma płaszczyznami tetrad, potwierdzono przy wykorzystaniu spektroskopii NMR w roztworze oligonukleotydu o sekwencji d(G₄T₄G₄)₂ [52]. Również w tym przypadku stabilizująca rola kationu polegała na utworzeniu wiązań (typu wiązań wodorowych) z ułożonymi w jednej płaszczyźnie grupami O⁶ guanin.

Istnieje szereg możliwości topologicznie zróżnicowanych oddziaływań czterech łańcuchów DNA prowadzących w efekcie do utworzenia tetrapleksów, przedstawionych sche­matycznie na Ryć. 10.

Utworzenie takich polimorficznych struktur wymaga konformacyjnej labilności wiązania glikozydowego w 2'-deoksyguanozynie, która może występować zarówno w konformacji syn jak i konformacji anty (Ryć. 11).

Konformacja wiązania glikozydowego określa orientację zasad w stosunku do pierścienia cukrowego oraz wzajemne ułożenie pierścieni zasad, w ten sposób determinując ener­gię asocjacyjnych oddziaływań warstwowych. Jeśli łańcu­chy tetrapleksu ułożone są równolegle (Ryć. 10A), wówczas wymuszona jest taka sama konformacja wszystkich reszt guanozyny (syn), ale gdy wszystkie nici są w stosunku do siebie antyrównoległe (Ryć. 10D), wymusza to konformację anty wszystkich wiązań glikozydowych guanozyn.

Rycina 11. Rotacja wokół wiązania glikozydowego 2'-deoksyguanozyny — przejście pomiędzy konformacją syn i anty umożliwia tworzenie różnych struktur tetrapleksowych.

Architektura wiązań wodorowych pomiędzy pierście­niami purynowymi tworzącymi tetrade powoduje, że w strukturach tetrapleksowych występują cztery bruzdy o

234

www.postepybiochemii.pl

---