![\"Watson_Crick.jpg\"](\"http:\/\/m.cdn.blog.hu\/cr\/criticalbiomass\/image\/post_img\/2013\/05\/Watson_Crick.jpg\")
<\/p>\n<\/p>\n
\u00c1prilis 25-\u00e9n volt pontosan hatvan \u00e9ve, hogy James Watson \u00e9s Francis Crick lek\u00f6z\u00f6lte a Nature c\u00edm\u0171 foly\u00f3iratban a dezoxiribonukleinsav <\/b>(DNS<\/b>) \u00e1ltaluk elk\u00e9pzelt szerkezet\u00e9t [1]. A k\u00e9t kutat\u00f3 p\u00e1lcik\u00e1kb\u00f3l \u00e9s lapokb\u00f3l \u00e1ll\u00f3 modelleket k\u00e9sz\u00edtett koll\u00e9g\u00e1ik eredm\u00e9nyei \u00e9s elgondol\u00e1sai alapj\u00e1n. Maurice Wilkins \u00e9s Rosalind Franklin az 1950-es \u00e9vek elej\u00e9n DNS sz\u00e1lakr\u00f3l k\u00e9sz\u00edtett nagy felbont\u00e1s\u00fa r\u00f6ntgendiffrakci\u00f3s k\u00e9pei azt sugallt\u00e1k, hogy az spir\u00e1l alak\u00fa \u00e9s nem csak egy sz\u00e1lb\u00f3l \u00e1ll. Alexander Todd szerves k\u00e9miai laborat\u00f3rium\u00e1ban 1952-ben kimutatt\u00e1k, hogy a dezoxiribonukleotidokat 3\u2019-5\u2019 foszfodi\u00e9szter k\u00f6t\u00e9s tartja \u00f6ssze. Linus Pauling 1951-es alfa h\u00e9lix feh\u00e9rjeszerkezeti felfedez\u00e9se alapj\u00e1n pedig William Cochran, Francis Crick \u00e9s Vladimir Vand kidolgozott egy elm\u00e9letet a h\u00e9lix szerkezet\u0171 molekul\u00e1k diffrakci\u00f3j\u00e1r\u00f3l. Ezek alapj\u00e1n jutott el v\u00e9g\u00fcl is Watson \u00e9s Crick a m\u00e1r ismert kett\u0151s h\u00e9lix modellig, mely sztereok\u00e9miailag a legmegfelel\u0151bb v\u00e1laszt adta arra, hogy a r\u00f6ntgendiffrakci\u00f3s k\u00e9p milyen szerkezetnek felelhet meg. A modell alapj\u00e1n k\u00e9t egym\u00e1snak ellent\u00e9tes lefut\u00e1s\u00fa DNS sz\u00e1l kapcsol\u00f3dik \u00f6ssze hidrog\u00e9nk\u00f6t\u00e9sekkel, melyek a molekula belsej\u00e9ben tal\u00e1lhat\u00f3 szerves b\u00e1zisok k\u00f6z\u00f6tt alakulnak ki. Az egym\u00e1ssal szemben \u00e1ll\u00f3 b\u00e1zisok kapcsol\u00f3d\u00e1s\u00e1t pontosan a hidrog\u00e9nk\u00f6t\u00e9sek kialakul\u00e1s\u00e1nak lehet\u0151s\u00e9ge szabja meg, az adenin csak a timinnel tud p\u00e1rban \u00e1llni, m\u00edg a guanin a citozinnal. Ez a szerkezet igazolta Chargaff 1949-es eredm\u00e9nyeit is, melyek szerint a DNS-ben a n\u00e9gyf\u00e9le nukleotid nem egyforma ar\u00e1nyban fordul el\u0151 [2]. K\u00e9s\u0151bb, az in vitro<\/em> el\u0151\u00e1ll\u00edtott \u00e9s kikrist\u00e1lyos\u00edtott DNS molekul\u00e1k r\u00f6ntgendiffrakci\u00f3ja \u00e9s egy\u00e9b fizikai m\u00e9r\u00e9se bebizony\u00edtotta a modell helyess\u00e9g\u00e9t, de r\u00e1vil\u00e1g\u00edtott arra is, hogy ez csak egy a t\u00f6bb lehets\u00e9ges t\u00e9rszerkezet k\u00f6z\u00fcl. A r\u00e9gi modellnek megfelel\u0151 DNS szerkezetet B-DNS-nek nevezt\u00e9k el, az\u00f3ta kimutattak A- \u00e9s Z-DNS-t is. Ezek szint\u00e9n kett\u0151s h\u00e9lix szerkezet\u0171ek, p\u00e1r param\u00e9ter\u00fckben k\u00fcl\u00f6nb\u00f6znek csak a hatvan\u00e9ves modellt\u0151l.<\/p>\n 1962-ben, kilenc \u00e9vvel a kett\u0151s h\u00e9lix felfedez\u00e9se ut\u00e1n k\u00f6z\u00f6lte le Gellert koll\u00e9g\u00e1ival a csak guaninb\u00f3l \u00e1ll\u00f3 DNS-l\u00e1nc \u00e1ltaluk megfigyelt szerkezet\u00e9t: a mesters\u00e9gesen el\u0151\u00e1ll\u00edtott DNS l\u00e1nc r\u00f6ntgendiffrakci\u00f3s k\u00e9pe n\u00e9gyes h\u00e9lixet mutatott [3]. K\u00e9s\u0151bb sz\u00e1mos k\u00eds\u00e9rlet igazolta a n\u00e9gyes h\u00e9lix l\u00e9t\u00e9t in vitro<\/em> el\u0151\u00e1ll\u00edtott DNS-szekvenci\u00e1k eset\u00e9n. Erre a speci\u00e1lis szerkezetre G-quadruplex<\/b>k\u00e9nt, G-tetr\u00e1d<\/b>k\u00e9nt vagy G4-DNS<\/b>-k\u00e9nt is hivatkoznak, pedig b\u00e1rmilyen nukleinsavban kialakulhat ez a szerkezet, nem DNS-specifikus. N\u00e9gy guanin egy speci\u00e1lis, \u00fan Hoogsteen hidrog\u00e9nk\u00f6t\u00e9s kialak\u00edt\u00e1s\u00e1val egy lapos strukt\u00far\u00e1t hoz l\u00e9tre, \u00e9s ezek a guanintetr\u00e1dokb\u00f3l \u00e1ll\u00f3 s\u00edkok egym\u00e1s f\u00f6l\u00e9 rendez\u0151dnek, \u00edgy alak\u00edtva ki a G-quadruplex n\u00e9gyes h\u00e9lix\u0171 szerkezet\u00e9t. A tetr\u00e1dokat kationok (\u00e1ltal\u00e1ban k\u00e1lium) stabiliz\u00e1lj\u00e1k. Att\u00f3l f\u00fcgg\u0151en, hogy h\u00e1ny molekula alkotja a n\u00e9gyes h\u00e9lixet, h\u00e1rom t\u00edpus k\u00fcl\u00f6nb\u00f6ztethet\u0151 meg, az intra-, a bi- illetve a tetramolekul\u00e1ris, ezen k\u00edv\u00fcl lehetnek parallel vagy antiparallel lefut\u00e1s\u00faak.<\/p>\n <\/p>\n \u00c9l\u0151 sejtekben legel\u0151sz\u00f6r telom\u00e9r r\u00e9gi\u00f3kban mutatt\u00e1k ki a G-quadruplex strukt\u00far\u00e1kat. Az emberi telom\u00e9r GGTTAG ism\u00e9tl\u0151d\u00e9seket tartalmaz, \u00e9s az itt tal\u00e1lhat\u00f3 intramolekul\u00e1ris G-quadruplexet NMR \u00e9s r\u00f6ntgenkrisztallogr\u00e1fi\u00e1s m\u00f3dszerekkel behat\u00f3an tanulm\u00e1nyozt\u00e1k. Ez a szerkezet jelent\u0151s szerepet j\u00e1tszik a telomer\u00e1z enzim g\u00e1tl\u00e1s\u00e1ban<\/a> \u00e9s a genom stabilit\u00e1s\u00e1nak meg\u0151rz\u00e9s\u00e9ben. A telom\u00e9r r\u00e9gi\u00f3kon k\u00edv\u00fcl az ut\u00f3bbi p\u00e1r \u00e9vben sz\u00e1mos m\u00e1s l\u00f3kuszon siker\u00fclt kimutatni e n\u00e9gyes h\u00e9lixet, t\u00f6bbek k\u00f6z\u00f6tt az ubiquitin lig\u00e1z RFP2<\/em>, a protoonkog\u00e9n c- myc, c-kit, bcl-2, VEGF, H-ras <\/em>\u00e9s N-ras <\/em>g\u00e9nek promoter\u00e9ben. Sz\u00e1mos elm\u00e9let sz\u00fcletett m\u00e1r e szerkezet g\u00e9nexpresszi\u00f3t szab\u00e1lyoz\u00f3 funkci\u00f3j\u00e1r\u00f3l, egyesek aktiv\u00e1l\u00f3, m\u00e1sok g\u00e1tl\u00f3 funkci\u00f3t k\u00f6tnek hozz\u00e1. A n\u00e9gy guaninb\u00f3l \u00e1ll\u00f3 s\u00edk sz\u00e1mos molekul\u00e1t k\u00e9pes specifikusan megk\u00f6tni. Egy szintetikusan el\u0151\u00e1ll\u00edtott G4-liganddal a G-tetr\u00e1dok stabiliz\u00e1l\u00e1sa (amely egy\u00e9bk\u00e9nt a DNS replik\u00e1ci\u00f3j\u00e1t \u00e9s azt azt k\u00f6vet\u0151 sejtoszt\u00f3d\u00e1st g\u00e1tolta) r\u00e9v\u00e9n mutatt\u00e1k ki els\u0151 \u00edzben, hogy egy emberi sejtvonalban milyen sok akt\u00edv G-tetr\u00e1d fordul el\u0151 [4].<\/p>\n Sz\u00e1mos algoritmust hoztak l\u00e9tre az ut\u00f3bbi id\u0151ben arra, hogy egy-egy genomot megvizsg\u00e1lva megj\u00f3solj\u00e1k, potenci\u00e1lisan hol alakulhat ki n\u00e9gyes h\u00e9lix. Az egyik ilyen algoritmus t\u00f6bb, mint 370000 ilyen helyet prognosztiz\u00e1lt a hum\u00e1n genomban [5]. A Nature Communications \u00e1prilis 30-i sz\u00e1ma t\u00f6bbek k\u00f6z\u00f6tt arr\u00f3l sz\u00e1mol be, hogy ezek k\u00f6z\u00fcl a predikt\u00e1lt helyek k\u00f6z\u00fcl melyek alkotnak val\u00f3j\u00e1ban n\u00e9gyes h\u00e9lixet. Mindezt hum\u00e1n immortaliz\u00e1lt sejtvonalon (MCF7), a G-tetr\u00e1dra specifikus ellenanyaggal v\u00e9gzett k\u00eds\u00e9rleteikre alapozz\u00e1k. Az hf2 ellenanyaggal v\u00e9gzett immunprecipit\u00e1ci\u00f3 ut\u00e1n a speci\u00e1lis szerkezettel szomsz\u00e9dos DNS darabokat megszekven\u00e1lt\u00e1k, hogy azonos\u00edts\u00e1k a G4-DNS-t tartalmaz\u00f3 l\u00f3kuszokat. Sz\u00e1mos guanintetr\u00e1dot tal\u00e1ltak a kromosz\u00f3m\u00e1k telom\u00e9r r\u00e9gi\u00f3iban \u00e9s a heterokromatinban is. Ez ut\u00f3bbiak k\u00f6z\u00fcl j\u00f3 n\u00e9h\u00e1ny a g\u00e9nek el\u0151tt tal\u00e1lhat\u00f3 regul\u00e1l\u00f3 szakaszban fordult el\u0151.<\/p>\n Hogy a n\u00e9gyes szerkezetnek a g\u00e9nexpresszi\u00f3ra gyakorolt hat\u00e1s\u00e1t leellen\u0151rizz\u00e9k, t\u00edz g\u00e9n \u00e1t\u00edr\u00f3d\u00e1s\u00e1t vizsg\u00e1lt\u00e1k meg a pyridostatin (PDS) nev\u0171 G-tetr\u00e1d stabiliz\u00e1l\u00f3 liganddal kezelt illetve kezeletlen sejteken. A k\u00eds\u00e9rletek alapj\u00e1n a n\u00e9gyes h\u00e9lix stabiliz\u00e1l\u00e1sa bizonyos g\u00e9nek \u00e1t\u00edr\u00f3d\u00e1s\u00e1t aktiv\u00e1lta, m\u00edg m\u00e1sok\u00e9t g\u00e1tolta. Az al\u00e1bbi \u00e1br\u00e1n a csillaggal jel\u00f6lt g\u00e9nexpresszi\u00f3s v\u00e1ltoz\u00e1sok bizonyultak szignifik\u00e1nsnak a k\u00e9t utols\u00f3 kontrollhoz k\u00e9pest.<\/p>\n Ez az elm\u00e9let, mely szerint a g\u00e9nexpresszi\u00f3 (vagy a DNS-replik\u00e1ci\u00f3) egyik l\u00e9p\u00e9sek\u00e9nt n\u00e9gyes h\u00e9lix alakul ki az addigi kett\u0151s spir\u00e1lb\u00f3l, els\u0151 hall\u00e1sra furcs\u00e1nak t\u0171nhet, \u00e1m Lem\u00e9ken k\u00edv\u00fcl sz\u00e1mos kutat\u00f3 oszt hasonl\u00f3 n\u00e9zeteket. Zhang \u00e9s kutat\u00f3csoportja alig egy h\u00f3napja publik\u00e1lta a guaninban gazdag DNS-ek \u00e1t\u00edr\u00f3d\u00e1sakor keletkez\u0151 DNS-RNS alkotta hibrid G-quadruplexeir\u0151l sz\u00f3l\u00f3 kutat\u00e1s\u00e1t. Az n-ras<\/i> prom\u00f3ter in vitro<\/em>, azaz k\u00e9mcs\u0151ben zajl\u00f3 transzkripci\u00f3ja eset\u00e9n tapasztaltak hibrid n\u00e9gyes h\u00e9lix k\u00e9pz\u0151d\u00e9st, mely a nem \u00e1t\u00edr\u00f3d\u00f3 DNS sz\u00e1lb\u00f3l \u00e9s a frissen szintetiz\u00e1l\u00f3d\u00f3 RNS molekul\u00e1b\u00f3l k\u00e9pz\u0151d\u00f6tt. Egy algoritmus seg\u00edts\u00e9g\u00e9vel r\u00e1kerestek azokra a guaninban gazdag szekvenci\u00e1kra, amelyek elvileg k\u00e9pesek lenn\u00e9nek ilyen hibrid RNS-DNS n\u00e9gyes h\u00e9lix kialak\u00edt\u00e1s\u00e1ra, \u00e9s legnagyobb megd\u00f6bben\u00e9s\u00fckre az emberi g\u00e9nek 97%-\u00e1ban tal\u00e1ltak ilyen r\u00e9gi\u00f3t, g\u00e9nenk\u00e9nt \u00e1tlag hetvenet. T\u00f6bb sz\u00f6vet transzkriptom\u00e1t \u00f6sszevetve a kapott adatokkal azt az eredm\u00e9nyt kapt\u00e1k, hogy az akt\u00edv g\u00e9nekben viszonylag kev\u00e9s ilyen r\u00e9gi\u00f3 tal\u00e1lhat\u00f3 meg, m\u00edg azok a g\u00e9nek, melyekben sok predikt\u00e1lt hibrid G4 szekvencia van, t\u00f6bbnyire alig expressz\u00e1l\u00f3dnak [7]. Paeschke \u00e9s munkat\u00e1rsai pedig a Nature m\u00e1jus 9-i online kiad\u00e1s\u00e1ban azt fejtegetik, hogy a DNS-replik\u00e1ci\u00f3 kulcsfontoss\u00e1g\u00fa enzimei, a Pif1 helik\u00e1zok a DNS megkett\u0151z\u0151d\u00e9sekor keletkez\u0151 n\u00e9gysz\u00e1l\u00fa strukt\u00far\u00e1k kezel\u00e9s\u00e9re alakultak ki. Elm\u00e9let\u00fck szerint a DNS szint\u00e9zisekor a k\u00f6vet\u0151 sz\u00e1lon kialakul\u00f3 Okazaki fragmensek lehet\u0151s\u00e9get ny\u00fajtanak a k\u00fcl\u00f6nleges DNS-strukt\u00far\u00e1k, mint p\u00e9ld\u00e1ul a G-quadruplex kialakul\u00e1s\u00e1nak, melyek megn\u00f6velik a kromosz\u00f3m\u00e1k t\u00f6r\u00e9s\u00e9nek illetve \u00e1trendez\u0151d\u00e9s\u00e9nek lehet\u0151s\u00e9g\u00e9t. Mindezek elker\u00fcl\u00e9s\u00e9re a sejtekben t\u00f6bbf\u00e9le mechanizmus is kialakult: az egysz\u00e1l\u00fa DNS-t speci\u00e1lis feh\u00e9rj\u00e9k k\u00f6tik meg, mint p\u00e9ld\u00e1ul a A replik\u00e1ci\u00f3s feh\u00e9rje RPA<\/strong> (replication protein A), mely azonban nem t\u00fal effekt\u00edv olyan szakaszokon, ahol sok guaninism\u00e9tl\u0151d\u00e9s tal\u00e1lhat\u00f3. Az \u00edgy kialakul\u00f3 G4 szerkezeteket a Pif1 helik\u00e1z enzimcsal\u00e1d tagjai tekerik ki hihetetlen gyorsan \u00e9s effekt\u00edven. Paechke-\u00e9k \u00e9leszt\u0151 kromosz\u00f3m\u00e1kba bevitt transzg\u00e9neket vizsg\u00e1ltak norm\u00e1l \u00e9s helik\u00e1zmentes \u00e9leszt\u0151sejtekben. Azt tapasztalt\u00e1k, hogy m\u00edg a norm\u00e1l sejtekben a transzg\u00e9nek inaktiv\u00e1ci\u00f3j\u00e1t legfeljebb a kromosz\u00f3m\u00e1k t\u00f6r\u00e9se okozta, addig a Pif helik\u00e1zt nem tartalmaz\u00f3 \u00e9leszt\u0151kben az inaktiv\u00e1l\u00f3d\u00f3 transzg\u00e9nek epigenetikai csendes\u00edt\u00e9st (silencing) szenvedtek, vagyis a transzg\u00e9n k\u00f6r\u00fcli kromosz\u00f3mar\u00e9szen a hisztonfeh\u00e9rj\u00e9k olyan kovalens m\u00f3dos\u00edt\u00e1son estek \u00e1t, mely az ott tal\u00e1lhat\u00f3 g\u00e9nek \u00e1t\u00edr\u00f3d\u00e1s\u00e1t g\u00e1tolta [8].<\/p>\n Mindezek alapj\u00e1n \u00fagy t\u0171nik, hogy a k\u00e9tsz\u00e1l\u00fanak megismert DNS molekula olyan, egy\u00e9bk\u00e9nt teljesen h\u00e9tk\u00f6znapi folyamatok sor\u00e1n, mint pl a replik\u00e1ci\u00f3 vagy a g\u00e9nek \u00e1t\u00edr\u00f3d\u00e1sa, k\u00e9pes a guaninban gazdag r\u00e9szeken egy speci\u00e1lis, ak\u00e1r csak DNS-b\u0151l, ak\u00e1r DNS-RNS hibridb\u0151l \u00e1ll\u00f3 n\u00e9gyes h\u00e9lix\u0171 strukt\u00fara kialak\u00edt\u00e1s\u00e1ra. E strukt\u00far\u00e1k pontos funkci\u00f3j\u00e1r\u00f3l m\u00e9g biztosan sokat fogunk m\u00e9g olvasni a k\u00f6zelj\u00f6v\u0151ben, de egy biztos: a kett\u0151s \u00e9s n\u00e9gyes h\u00e9lix k\u00f6zti dinamikus \u00e1talakul\u00e1s fontos tulajdons\u00e1ga az \u00f6r\u00f6k\u00edt\u0151anyagunknak.<\/p>\n <\/span><\/p>\n \u00c1prilis 25-\u00e9n volt pontosan hatvan \u00e9ve, hogy James Watson \u00e9s Francis Crick lek\u00f6z\u00f6lte a Nature c\u00edm\u0171 foly\u00f3iratban a dezoxiribonukleinsav (DNS) \u00e1ltaluk elk\u00e9pzelt szerkezet\u00e9t [1]. A k\u00e9t kutat\u00f3 p\u00e1lcik\u00e1kb\u00f3l \u00e9s lapokb\u00f3l \u00e1ll\u00f3 modelleket k\u00e9sz\u00edtett koll\u00e9g\u00e1ik eredm\u00e9nyei \u00e9s elgondol\u00e1sai alapj\u00e1n. Maurice Wilkins … Egy kattint\u00e1s ide a folytat\u00e1shoz…. ![\"fig6.jpg\"](\"http:\/\/m.cdn.blog.hu\/cr\/criticalbiomass\/image\/post_img\/2013\/05\/fig6.jpg\")
<\/p>\n![\"4-dna.jpg\"](\"http:\/\/m.cdn.blog.hu\/cr\/criticalbiomass\/image\/post_img\/2013\/05\/4-dna.jpg\")
<\/p>\n![\"fig2.jpg\"](\"http:\/\/m.cdn.blog.hu\/cr\/criticalbiomass\/image\/post_img\/2013\/05\/fig2.jpg\")
<\/p>\n![\"fig4.jpg\"](\"http:\/\/m.cdn.blog.hu\/cr\/criticalbiomass\/image\/post_img\/2013\/05\/fig4.jpg\")
219 g\u00e9n eset\u00e9ben a g\u00e9nen bel\u00fcl (5\u2019-UTR, intron, 3\u2019-UTR) tal\u00e1ltak G-quadruplex szerkezetet. Mindezek alapj\u00e1n arra a k\u00f6vetkeztet\u00e9sre jutottak, hogy az adott szerkezet kialakul\u00e1sa a transzkripci\u00f3hoz k\u00f6thet\u0151, \u00edgy egy \u00e1t\u00edr\u00f3d\u00f3 g\u00e9nben vagy az el\u0151tte lev\u0151 regul\u00e1l\u00f3 szakaszon kialakul\u00f3 n\u00e9gyes h\u00e9lixet egy dinamikus folyamat egyik \u00e1llom\u00e1s\u00e1nak kell tekinten\u00fcnk [6].<\/p>\n1. \u00e1bra forr\u00e1sa: http:\/\/www.bbc.co.uk<\/pre>\n
2. \u00e1bra forr\u00e1sa: http:\/\/www.bioscience.org<\/pre>\n
1. Watson, J.D. and F.H. Crick, Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid.<\/i>
Nature, 1953. 171<\/b>(4356): p. 737-8.<\/pre>\n2. Watson, B., Bell, Gann, Levine, Losick, Molecular Biology of the Gene.<\/i> (Fifth Edition).<\/pre>\n
3. Gellert, M., M.N. Lipsett, and D.R. Davies, Helix formation by guanylic acid.
<\/i> Proc Natl Acad Sci U S A, 1962. 48<\/b>: p. 2013-8.<\/pre>\n4. Biffi, G., et al., Quantitative visualization of DNA G-quadruplex structures in human cells.<\/i>
Nat Chem, 2013. 5<\/b>(3): p. 182-6.<\/pre>\n5. Huppert, J.L. and S. Balasubramanian, Prevalence of quadruplexes in the human genome.<\/i>
Nucleic Acids Res, 2005. 33<\/b>(9): p. 2908-16.<\/pre>\n6. Lam, E.Y., et al., G-quadruplex structures are stable and detectable in human genomic DNA.<\/i>
Nat Commun, 2013. 4<\/b>: p. 1796.<\/pre>\n7. Zheng, et al., Co-transcriptional formation of DNA:RNA hybrid G-quadruplex and potential function as
constitutional cis element for transcription control <\/i>Nucl. Acids Res, 2013.<\/pre>\n8. Paeschke K, B.M., Garcia PD, Cejka P, Friedman KL, Kowalczykowski SC, Zakian VA.,
Pif1 family helicases suppress genome instability at G-quadruplex motifs.<\/i> Nature, 2013.<\/pre>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"