Rycina 12. Schemat tworzenia bruzd dla tetrapleksu zawierającego: (A) dwie pary nici wzajemnie równoległych; (B) wyłącznie nici antyrównoległe.

różnych rozmiarach. Jeżeli wszystkie nici w tetrapleksie są równoległe, wówczas wszystkie cztery bruzdy są średniego rozmiaru. Jeżeli natomiast ułożenie nici jest antyrównole­głe, bruzdy mogą przyjmować różne kształty i rozmiary. W przypadku dwóch par sąsiadujących równoległych nici (Ryć. 12A), 2'-deoksyguanozyna, która należy do sąsiedniej nici i ma taką samą konformację wiązania glikozydowego tworzy bruzdę średnią, podczas gdy 2'-deoksyguanozyna sąsiedniej nici antyrównoległej (przyjmuje wtedy odwrotną konformację wiązania glikozydowego) tworzy dwie bruzdy o zróżnicowanych wymiarach (szeroką i wąską).

W przypadku nici wyłącznie antyrównoległych, ułożo­nych na przemian jak na Ryć. 12B, powstają dwie szerokie i dwie wąskie bruzdy. Takie zróżnicowanie kształtu i roz­miaru bruzd powoduje różnice w trwałości różnych typów tetrapleksów, różnice w oddziaływaniu z innymi liganda-mi, w tym odmienny wzór hydratacji. Z obliczeń ab initio wynika, że trakty 2'-deoksyguanozynowe chętniej tworzą struktury tetrapleksowe, w których wszystkie 2'-deoksygu-anozyny przyjmują konformację anty, podczas gdy naprze­mienny układ nukleozydów typu anty/syn występuje jedy­nie w tetrapleksach antyrównoległych [53]. Wiele struktur zawierających wyłącznie konformację anty lub syn zostało scharakteryzowanych jako struktury z regularną konforma­cją naprzemienną anty/syn.

Najnowsze prace Patela i wsp. wskazują ponadto na możliwości innej aranżacji tetrad, składających się nie tylko z oddziałujących ze sobą reszt guaninowych [54], ale po­wstających w wyniku oddziaływań dwuniciowych DNA, kiedy jedna z podwójnych helis stanowi ligand ulokowany w bruździe większej (zachowane są wiązania Watsona-Cri-cka, stabilizujące obydwie helisy) drugiej helisy (Ryć. 13).

Tworzenie struktur wieloniciowych in vivo jest proce­sem złożonym, uwarunkowanym zarówno superhelikal-ną strukturą chromosomalnego DNA, jak i oddziaływa­niami DNA z białkami (np. strukturalne białka histonowe, czynniki transkrypcyjne oraz inne białka enzymatyczne i regulatorowe). Scharakteryzowano szereg białek, które oddziałują specyficznie z fragmentami DNA zdolnymi do wytworzenia struktur tetrapleksowych [55,56]. Białka z orzęsków Tetrahymena thermophila [57] i Ozytricha [58], oprócz funkcji wiązania do G-tetrapleksu, są czynnikami ułatwiającymi tworzenie tych struktur. Zidentyfikowano również egzonukleazę z drożdży, kodowaną przez gen KEM1, wykazującą preferencyjną aktywność w stosunku

Rycina 13. Potencjalne motywy tetrady GCGC (pary CG Watsona-Cricka) oraz ATAT (pary AT Watsona-Cricka) o architekturze wynikającej z (A,C) bezpośred­niego (B,D) przesuniętego oddziaływania krawędzi bruzdy większej helikalne-go DNA. Oddziaływanie przesuniętych krawędzi (B) wymaga zaangażowania jednowartościowego kationu, koordynującego skierowane do wewnątrz tleny akceptorowe [54].

do pozycji 5' fragmentu zaangażowanego w strukturę te-trapleksową [59]. Ponadto, znana jest cytoplazmatyczna egzorybonukleaza myszy mXRNlp, rozpoznająca pre-ferencyjnie tetrapleksy RNA jako substraty [60]. Trakty guaninowe występują nie tylko w sekwencjach telome-rycznych. Zidentyfikowano je również w regionach ko­dujących geny supresorowe, które zapobiegają transfor­macji nowotworowej komórek glejaka (retinoblastoma) [61], w regionach kodujących insulinę człowieka [62], czy w regionach kontroli onkogenu c-myc [63]. Do ba­dań klinicznych dopuszczone już obecnie są związki, których funkcja polega na niedopuszczeniu do tworzenia struktur tetrapleksowych w regionach promotorowych sekwencji kodującej szereg białek onkogennych, w tym VEGF, PDGF-A, HIF-lct, H-Ras, c-myc [64]. Dalszego wy­jaśnienia wymaga również funkcja niektórych białek m. in. podjednostki p białka wiążącego sekwencje telome-rowe wyizolowanego z orzęska Oxytricha [65] czy biał­ka Rapl drożdży [66], wykazujących właściwości białek opiekuńczych oraz przyspieszających tworzenie struktur tetrapleksowych. Nadal jednak stosunkowo niewiele wia­domo na temat molekularnych aspektów rozpoznawania i degradacji enzymatycznej różnych struktur tetraplekso­wych DNA i funkcji biologicznych tych struktur.

PODSUMOWANIE

Powyższe opracowanie, z konieczności bardzo skróto­we, ma na celu pokazanie, dlaczego pomimo ponad 50 letniej historii intensywnych studiów, DNA jest ciągle bardzo intensywnie badaną biomolekulą. Zbudowany ze stosunkowo prostych monomerów (cztery zasady nu­kleinowe), DNA cechuje się nadzwyczaj wysoką różno­rodnością funkcjonalną i strukturalną. Na podkreślenie zasługuje fakt, że ciągle są odkrywane nowe motywy strukturalne, np. opisany w 2000 roku przez Patela i wsp. motyw heksady, który tworzą cztery guaniny oraz dwie adeniny, ułożone w jednej płaszczyźnie i powiązane za pomocą dodatkowych wiązań wodorowych (Ryć. 14) [67].

235

Postępy Biochemii 52 (3) 2006

---