Nucleic Acids Research
G-quadruplexes的分子间相互作用研究揭示其折叠过程中的序列依赖性影响

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该研究通过多种实验方法系统分析了G-quadruplex (G4) 形成序列之间的分子间相互作用，发现这些相互作用主要发生在未折叠状态下，而非已折叠的G4结构。这一发现为基因表达调控机制提供了新的分子基础，并为G4靶向药物开发提供了新思路。

 

文献概述
本文《Deciphering the intermolecular interactions between G-quadruplex (G4)-forming sequences》，发表于《Nucleic Acids Research》杂志，回顾并总结了G4结构在不同混合条件下的构象变化及其相互作用机制。研究通过CD光谱、PAGE凝胶电泳、SE-HPLC及NMR等技术，系统评估了不同G4序列在体外的相互作用模式，揭示其主要受初级序列影响而非折叠状态。段落结尾

背景知识
G4结构是G-富集DNA或RNA序列形成的非经典二级结构，在基因调控、端粒维持及染色质重塑等生物过程中发挥重要作用。近年来，G4结构被认为能通过液-液相分离（LLPS）参与基因表达调控，但其分子间相互作用机制尚不明确。本研究旨在揭示不同G4序列在体外混合时的构象变化，以及这些变化是否源于折叠结构间的相互作用或未折叠序列的直接结合。段落结尾

 

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研究方法与实验
研究团队使用8种已知能形成不同G4构象的DNA序列，在体外条件下混合并分析其折叠行为。混合方式分为PRE（混合后折叠）和POST（分别折叠后混合），以及SUM（信号叠加）三种。通过CD光谱分析混合样品的构象变化，引入强度指数e和构象指数r，分别用于量化信号强度变化和构象比例变化。同时，利用SE-HPLC、PAGE及NMR验证CD结果。此外，还进行了变温CD实验和停流CD动力学实验，以进一步分析折叠动力学和混合后的结构稳定性。段落结尾

关键结论与观点

• PRE混合样品的CD信号与SUM样品显著不同，表明G4的相互作用主要发生在未折叠或部分折叠阶段，而非完全折叠后的结构。
• 不同G4序列的混合比例显著影响其折叠构象，尤其在G4T2与22CTA的PRE混合中，新结构的形成被检测到。
• POST混合样品的CD信号与SUM接近，说明已折叠的G4结构之间无显著相互作用。
• 222序列在混合时表现出显著的折叠速率变化，尤其在与折叠速率较快的G4序列共混时，其折叠速率显著下降，表明未折叠序列之间的相互作用影响最终结构。
• 研究还发现，某些G4序列的混合会抑制折叠（如e值为负），提示序列间的竞争性结合可能影响G4形成。

研究意义与展望
该研究为G4结构在体外的分子间相互作用提供了系统性证据，表明其折叠过程受初级序列影响，为基因表达调控机制中G4结构的动态作用提供了实验依据。未来研究需验证该机制在细胞环境中的适用性，同时探索靶向G4形成序列的调控药物，为癌症、神经退行性疾病等提供新的治疗策略。段落结尾

 

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结语
本研究首次系统揭示了G4结构在体外混合时的构象行为，发现其相互作用主要发生在未折叠或部分折叠状态，而折叠后的G4结构之间无显著相互作用。研究团队通过多种实验技术（CD、PAGE、SE-HPLC、NMR）验证了这一现象的广泛性，表明G4的分子间相互作用可能在基因表达调控、染色atin重塑及LLPS中起重要作用。这一发现为靶向G4结构的药物开发提供了新的思路，提示应关注G4形成过程中的初级序列，而非其最终结构。此外，研究还揭示了某些G4序列的混合可抑制折叠，为理解基因组中G4相关不稳定性提供了分子基础。未来工作需进一步评估这些相互作用在细胞环境中的存在及其调控机制。

 

Jianjun Xia, Jiahang Zhou, Xinzhe Zhuang, Jean-Louis Mergny, and Jun Zhou. Deciphering the intermolecular interactions between G-quadruplex (G4)-forming sequences. Nucleic Acids Research.