Nucleic Acids Research
靶向TERRA G-四链体的配体调控端粒DNA:RNA杂交体和ALT机制
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该研究通过虚拟筛选鉴定出可稳定TERRA G-四链体的FDA批准药物，并揭示其对端粒DNA:RNA杂交体及ALT机制的影响，为端粒相关癌症治疗提供了新思路。
文献概述
本文《Modulating TERRA G-quadruplexes with ligands: impact on telomeric DNA:RNA hybrids and ALT mechanisms》发表于Nucleic Acids Research杂志，回顾并总结了TERRA（端粒重复序列RNA）在癌症中的作用及其形成的G-四链体（GQ）结构，探讨了靶向这些结构的小分子配体对端粒稳定性和ALT机制的影响。文章系统分析了配体与TERRA GQ的结合能力，并评估其在细胞中诱导DNA:RNA杂交体和端粒缺陷的能力，为端粒靶向治疗提供了新的分子工具。
背景知识
TERRA是一种长链非编码RNA，由端粒区域转录而来，其表达水平在ALT阳性癌细胞中显著升高，并与端粒维持相关。端粒DNA和TERRA的G-富链可形成GQ结构，成为小分子配体的潜在靶标。ALT（Alternative Lengthening of Telomeres）机制是部分癌细胞维持端粒长度的非端粒酶依赖方式，其活性与端粒区域DNA:RNA杂交体及R-loop形成密切相关。然而，由于缺乏有效工具研究TERRA的生物学功能，其在癌症中的具体作用仍不明确。该研究通过筛选FDA批准的药物，寻找可靶向TERRA GQ的化合物，并评估其对端粒功能及ALT活性的影响，提供了新的研究路径。此外，研究还揭示了这些配体如何通过稳定GQ结构影响端粒DNA损伤、ALT相关PML体形成及C-circle水平，为GQ靶向药物在癌症治疗中的应用提供理论依据。
研究方法与实验
研究团队利用基于配体的虚拟筛选（LBVS）方法，从约3000种FDA批准药物中筛选出能结合并稳定TERRA GQ的候选小分子。随后，通过荧光探针FID（Fluorescent Intercalator Displacement）实验、圆二色性光谱（CD）、非变性PAGE凝胶迁移实验、FRET熔解实验、SPR结合检测等多种生物物理方法验证这些化合物与GQ结构的结合能力。进一步在U2OS（ALT阳性）和HeLa（端粒酶阳性）细胞中评估这些配体对TERRA定位、DNA:RNA杂交体形成、端粒缺陷及ALT相关表型的影响，包括使用RNAseH1敲除实验以验证配体作用的RNA依赖性。
关键结论与观点
研究意义与展望
本研究首次系统性地识别出可靶向TERRA GQ的FDA批准药物，并揭示其对端粒DNA:RNA杂交体和ALT机制的影响，为癌症端粒靶向治疗提供了潜在的小分子工具。未来可进一步研究这些配体在体内模型中的抗肿瘤效果，并探索其与端粒酶抑制剂的联合应用是否能增强癌症治疗效果。
结语
本文研究通过靶向TERRA G-四链体结构，鉴定出多种FDA批准药物可增强TERRA与端粒DNA的结合，并诱导端粒区域DNA损伤和ALT相关表型。研究结果表明，TERRA GQ配体在端粒酶和ALT阳性癌细胞中均可影响端粒稳态，可能通过稳定DNA:RNA杂交体和R-loops，进而影响基因组稳定性。这些发现为癌症治疗中端粒靶向提供了新的小分子候选物，并突出了TERRA在端粒生物学中的多重功能。未来研究可进一步探索这些配体在动物模型中的端粒调节能力和抗癌潜力，以评估其作为抗ALT治疗药物的可行性。
