Április 25-én volt pontosan hatvan éve, hogy James Watson és Francis Crick leközölte a Nature című folyóiratban a dezoxiribonukleinsav (DNS) általuk elképzelt szerkezetét [1]. A két kutató pálcikákból és lapokból álló modelleket készített kollégáik eredményei és elgondolásai alapján. Maurice Wilkins és Rosalind Franklin az 1950-es évek elején DNS szálakról készített nagy felbontású röntgendiffrakciós képei azt sugallták, hogy az spirál alakú és nem csak egy szálból áll. Alexander Todd szerves kémiai laboratóriumában 1952-ben kimutatták, hogy a dezoxiribonukleotidokat 3’-5’ foszfodiészter kötés tartja össze. Linus Pauling 1951-es alfa hélix fehérjeszerkezeti felfedezése alapján pedig William Cochran, Francis Crick és Vladimir Vand kidolgozott egy elméletet a hélix szerkezetű molekulák diffrakciójáról. Ezek alapján jutott el végül is Watson és Crick a már ismert kettős hélix modellig, mely sztereokémiailag a legmegfelelőbb választ adta arra, hogy a röntgendiffrakciós kép milyen szerkezetnek felelhet meg. A modell alapján két egymásnak ellentétes lefutású DNS szál kapcsolódik össze hidrogénkötésekkel, melyek a molekula belsejében található szerves bázisok között alakulnak ki. Az egymással szemben álló bázisok kapcsolódását pontosan a hidrogénkötések kialakulásának lehetősége szabja meg, az adenin csak a timinnel tud párban állni, míg a guanin a citozinnal. Ez a szerkezet igazolta Chargaff 1949-es eredményeit is, melyek szerint a DNS-ben a négyféle nukleotid nem egyforma arányban fordul elő [2]. Később, az in vitro előállított és kikristályosított DNS molekulák röntgendiffrakciója és egyéb fizikai mérése bebizonyította a modell helyességét, de rávilágított arra is, hogy ez csak egy a több lehetséges térszerkezet közül. A régi modellnek megfelelő DNS szerkezetet B-DNS-nek nevezték el, azóta kimutattak A- és Z-DNS-t is. Ezek szintén kettős hélix szerkezetűek, pár paraméterükben különböznek csak a hatvanéves modelltől.

1962-ben, kilenc évvel a kettős hélix felfedezése után közölte le Gellert kollégáival a csak guaninból álló DNS-lánc általuk megfigyelt szerkezetét: a mesterségesen előállított DNS lánc röntgendiffrakciós képe négyes hélixet mutatott [3]. Később számos kísérlet igazolta a négyes hélix létét in vitro előállított DNS-szekvenciák esetén. Erre a speciális szerkezetre G-quadruplexként, G-tetrádként vagy G4-DNS-ként is hivatkoznak, pedig bármilyen nukleinsavban kialakulhat ez a szerkezet, nem DNS-specifikus. Négy guanin egy speciális, ún Hoogsteen hidrogénkötés kialakításával egy lapos struktúrát hoz létre, és ezek a guanintetrádokból álló síkok egymás fölé rendeződnek, így alakítva ki a G-quadruplex négyes hélixű szerkezetét. A tetrádokat kationok (általában kálium) stabilizálják. Attól függően, hogy hány molekula alkotja a négyes hélixet, három típus különböztethető meg, az intra-, a bi- illetve a tetramolekuláris, ezen kívül lehetnek parallel vagy antiparallel lefutásúak.

Egy kattintás ide a folytatáshoz…. →