核酸G-四链体的识别、 复合物结构与细胞内探测的研究进展

doi:10.7503/cjcu20220419

摘要/Abstract

摘要：

富含鸟嘌呤的DNA或RNA序列可以折叠成非典型G-四链体二级结构. G-四链体结构丰富多样, 在生物体内动态存在, 参与了转录、复制、基因组稳定性和表观遗传调控等关键的基因组功能, 与癌症生物学密切相关. G-四链体的结构与功能机制研究促进了以G-四链体为靶点的肿瘤治疗干预. 本文综合评述了核酸G-四链体的特异性识别、细胞内探测及生物学功能的调控, 总结了识别靶向G-四链体的小分子及复合物结构的研究进展, 讨论了以G-四链体为靶点的靶向干预及疾病治疗的可能性, 最后展望了G-四链体未来研究所面临的挑战与机遇.

关键词: G-四链体, 特异性识别, 细胞内探测, 复合物结构, 功能调控

Abstract:

DNA or RNA guanine-rich sequences can form non-canonical secondary structures known as G-quadruplexes. The structures of G-quadruplex are rich and diverse， and they exist dynamically in organisms. G-quadruplex is involved in key genomic functions such as transcription， replication， genomic stability and epigenetic regulation and is closely related to cancer biology. The studies on the structural and functional mechanisms of G-quadruplex have promoted G-quadruplex-targeted tumor intervention and treatment. This paper reviews the specific recognition， cell detection and biological functional regulation of G-quadruplex， summarizes the research progress in designing small molecules recognizing and targeting of G-quadruplex and their complex structures. The possibility of G-quadruplex-targeted intervention and disease treatment is discussed. Finally， the challenges and opportunities in the future research of G-quadruplex field are prospected.

Key words: G-quadruplex, Specific recognition, Intracellular detection, Complex structure, Functional regulation

中图分类号:

O629.74

TrendMD:

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图/表 9

Fig.1 Presentation of a G⁃tetrad formed by the association of four guanines(A) and the schematic illustrations of different folding topologies of G⁃quadruplex(B)

Fig.2 Structures of huamn telomeric and prometer G⁃quadruplexesThe structure determination method and PDB code are shown in parentheses.

Fig.3 Chemical structures of G⁃quadruplex targeting organic small molecules

Fig.4 Complex structures of G⁃quadruplex with organic small moleculeThe structure determination method and PDB code are shown in parentheses.

Fig.5 G⁃quadruplex targeting metal complexes and complex structuresThe structure determination method and PDB code are shown in parentheses.

Fig.6 G⁃quadruplex targeting metal complexes and complex structuresThe structure determination method and PDB code are shown in parentheses.

Fig.7 The progress of optical probes for DNA G⁃quadruplex imaging

Fig.8 Optical probes for G⁃quadruplex imaging

Fig.9 G⁃quadruplex⁃targeting ligands

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