Z uporabo več-dimenzionalne NMR spektroskopije smo pokazali, da z gvanini bogat DNK oligonukleotid, ki izvira iz N-myc gena, tvori G-kvadruplekse v prisotnosti kalijevih, amonijevih in natrijevih ionov. Enomolekularni G-kvadrupleks, ki se tvori v prisotnosti kalijevih ionov ima tri G-kvartete in tri fleksibilne propelerske zanke. Prostorska struktura s tremi zankami, pri čemer je vsaka zanka sestavljena le iz enega nukleotida, predstavlja manjkajoč strukturni motiv med do sedaj znanimi paralelnimi G-kvadrupleksi. Strukturne lastnosti G-kvadrupleksa in njegova obstojnost tudi pri visokih temperaturah kažejo, da bi tvorba G-kvadrupleksa znotraj prvega introna v N-myc genu lahko imela specifično biološko vlogo. Pri povišanih koncentracijah kalijevih ionov in/ali DNK oligonukleotida se v raztopini spremeni razmerje zvrsti, in sicer se zmanjša delež monomernega in poveča delež dimernega G-kvadrupleksa. V slednjem je šest G-kvartetov naloženih drug na drugega, vse verige pa so orientirane v isto smer. Vsaka izmed štirih propelerskih zank je sestavljena iz le enega nukleotida. Posebnost dimernega G-kvadrupleksa je njen osrednji del, kjer sta tretji in četrti G-kvartet povezana z dvema adeninskima preostankoma obrnjenima stran od strukture na način, ki omogoča zaporedno nalaganje šestih G-kvartetov.
COBISS.SI-ID: 4920602
Pokazali smo, da z gvanini bogat oligonukleotid d[G3ATG3ACACAG4ACG3] tvori G-kvadrupleks v prisotnosti K+ ionov. S pomočjo NMR spektroskopije smo določili njegovo 3D strukturo z atomsko resolucijo. Oligonukleotid je sestavljen iz štirih G-traktov, od katerih tretji obsega štiri zaporedne gvanine. G-trakte prekinjajo različno dolga zaporedja negvaninskih nukleotidov. Nastali intramolekularni antiparalelni (3+1) G-kvadrupleks je sestavljen iz treh G-kvartetov, ki so med seboj povezani s propelersko, diagonalno in robno zanko različnih dolžin. Diagonalna zanka je najbolj fleksibilen del strukture, medtem ko sta propelerska in robna zanka bolj strukturirani. G-kvadrupleks d[G3ATG3ACACAG4ACG3] predstavlja prvo strukturo štirivijačne DNA, ki vsebuje vse tri glavne tipe zank. 1H-NMR spektri so pokazali, da oligonukleotid tvori več struktur v prisotnosti Na+ ali amonijevih ionov.
COBISS.SI-ID: 5032474
Zaporedja nukleinskih kislin, ki vsebujejo kratke dele bogate z gvaninskimi preostanki lahko tvorijo G-kvadrupleksne strukture, ki so sestavljene iz naloženih G-kvartetov. Zaradi prisotnosti štirih kisikovih atomov karbonilnih skupin, ki se nahajajo v središču vsakega G-kvarteta, je znano, da je nastanek kvadrupleksnih struktur odvisen od prisotnosti kationov. Kinetika gibanja kationov je povezana s strukturnimi lastnosti posamezne G-kvadrupleksne topologije. Primerjava hitrosti premikanja 15NH4+ ionov iz G-kvadrupleksnih struktur v raztopino v preiskovanih tetramernih kvadrupleksih je pokazala počasnejše gibanje kationov na 5'-koncu kvadrupleksa. Poleg tega je gibanje kationov skozi G-kvartet sestavljen iz vseh gvaninskih preostankov v sin konformaciji počasnejše v primerjavi z gibanjem skozi G-kvartet, ki ima vse preostanke v anti konformaciji. Nadalje je študija struktur G-kvadrupleksov, ki jih tvori oligonukleotid d(TG3T) in njegovi analogi, ki vsebujejo 5'-5' oziroma 3'-3' inverzije polarnosti verige pokazala, da medkvartetne ravnine ob inverziji polarnosti verige vežejo amonijeve ione z nižjo vezavno konstanto.
COBISS.SI-ID: 5132570
S CD, UV in NMR spektroskopijo v raztopini smo preučevali 25 nukleotidov dolg z gvanini bogat aptamer, ki se veže na žilni endotelijski rastni faktor. Medtem ko se nemodificiran aptamer v prisotnosti kalijevih ionov zvije v več kvadrupleksnih struktur, vstavljanje zaklenjenih in odklenjenih nukleotidov na izbrana mesta v oligonukleotidu vodi v stabilizacijo le ene paralelne strukture s tremi G-kvarteti. Posebnost opisane strukture je pet zaporednih gvaninskih preostankov, ki tvorijo sosednji stranici v jedru G-kvadrupleksa s pomočjo breznukleotidne propelerske zanke, ter nov tip zanke v obliki črke D, ki omogoča vstavitev izoliranega gvaninskega ostanka v G-kvartet. Sledita robna in propelerska zanka, ki povezujeta preostali vzporedni DNA verigi v jedru G-kvadrupleksa. 5' in 3' konec sta dobro strukturirana in pomembno prispevata k nastanku preorganiziranih intermediatov in stabilizaciji opisane strukture.
COBISS.SI-ID: 5373466
G-žičke sestavljene iz neprekinjenih G-kvadrupleksnih struktur predstavljajo obetaven element za uporabo v nanotehnologiji, še zlasti v molekularni elektroniki. Predhodna raziskava je pokazala, da nekateri z gvaninom bogati oligonukleotidi z GC-konci s povezovanjem preko G:C:G:C-kvartetov tvorijo dolge G-kvadruplekse. Z namenom ovrednotenja vpliva GC-koncev na tvorbo G-žic v raztopini, smo z UV, CD, NMR in DLS primerjali štiri analogne oligonukleotide, ki se med seboj razlikujejo po številu in položaju GC-koncev, vsi pa se zvijejo v G-kvadruplekse s paralelno topologijo. Jedro zaporedij je bilo v vseh štirih primerih enako d(GGTG4TGG). Ugotovili smo, da je povezovanje G-kvadrupleksov preko G:C:G:C-kvartetov mogoče le na 5'-koncu oligonukleotidov, medtem ko tvorba G:C:G:C-kvartetov na 3'-GC-koncih ni mogoča. Če končni G-kvartet v kvadrupleksu ni oviran z GC-konci, je omogočeno nalaganje kvadrupleksov. Če sta prosta oba končna G-kvarteta, z nalaganjem baz nastanejo dolgi G-kvadrupleksi, katerih dolžino smo ocenili na približno 20 nm.
COBISS.SI-ID: 2606436