[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/Ugrás a tartalomhoz

i-motívum

Ellenőrzött
A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából

Az i-motívumú DNS (a beágyazott motívumú DNS rövidítése) a G-kvadruplexekhez hasonló citozingazdag 4 szálú DNS-szerkezet. Gátolja a telomerázt, így rákterápiában való használatát sokszor kutatták.

Történet

[szerkesztés]

A szerkezetet először 1993-ban fedezte fel Maurice Guéron a palaiseau-i École Polytechnique-ben. Két protonált citozinbázispárt (C·C+) tartalmazó antipárhuzamos kétszálú DNS-komplex 4 szálú DNS-sé valóasszociációjakor fedezte fel.[1] Eredetileg csak in vitro fedezték fel, általában kicsit savas pH mellett, de 2018-ban humán sejtek magjában is észlelték.[2] Új antitestet is létrehoztak, mely erősen i-motívum-specifikus, más DNS-ekhez nem köt, így optimális az i-motívumok azonosítására a sejtekben.[3]

2018. áprilisi közleményükben dr. Mahdi Zeraati et al. kimutatták, hogy e komplexek folyamatosan jönnek létre és szűnnek meg folyamatosan változó hőmérsékletük miatt, mely a génexpresszió és a sejtnövekedés szabályzásában fontos lehet. Bár pontos funkciójuk ismeretlen, átmeneti természetük alapján megismerhető biológiai szerepük. Elsősorban a sejtciklus G1 fázisában és promoterekben vannak jelen, és befolyásolhatják, mely gének olvashatók, így fontos lehet a gének be- és kikapcsolásának szabályzásában.[4] További kísérletek folynak az i-motívumok nanotechnológiai szerepe iránt azok bioszenzorként és nanogépként való használata terén,[5] és a rákterápia előrehaladásában is fontosak lehetnek.

Szerkezeti áttekintés

[szerkesztés]
RNS-i-motívum-szerkezet a kvadruplex citozinjaival. PDB: 1I9K[6]
C·C+ bázispár i-motívumban.[7] A párosodási energia 169,7 kJ/mol.[8]

A közbeékelt guaninokkal rendelkező G-kvadruplexekhez hasonlóan az i-motívumok többségükben citozint tartalmazó antipárhuzamos oligodezoxinukleotidokból állnak. Itt a kölcsönhatások a citozinok hemiprotonálásával és Hoogsteen-bázispárosodással történik. Két fő közbeékelt topológiába sorolhatók az i-motívumok, ezek a 3’-E, ahol a külső C:C+ a 3’-végen van, és az 5’-E, ahol az 5’-végen. A 3’-E stabilabb a nagyobb cukor-cukor érintkezésektől.[9] Ennek oka a két topológia van der Waals-energiáiban. A cukor-cukor érintkezések kölcsönhatásai a kis bemélyedések mentén optimális vázcsavarodást tesz lehetővé, mely a bázishalmozódás létrejöttét és a molekula stabilitását okozza.[10] Azonban az i-motívumok stabilitása az egymással kölcsönható citozinok számától függ: minél több a hidrogénkötéssel egymással kölcsönható citozin, annál stabilabb a molekula.[11] A stabilitást ezenkívül befolyásolják a hőmérséklet, a sókoncentráció és a pH.[12]

Bár sok i-motívum enyhén savas (4,2–5,2) pH mellett a legstabilabb,[11] egyes i-motívumok semleges pH-ban alakulnak ki, ahol a szabad protont a szerkezetkialakítás során használja fel a nukleinsav. Ezek bizonyos körülmények, például alacsony hőmérséklet (277 K), molekulatömörülés, negatív szuperhelicitás és Ag+ jelenléte esetén alakulhatnak ki. A negatív szuperhelicitás fontos az i-motívumok semleges pH melletti stabilizálásához.[13]

Az i-motívumok biológiai környezetekben is kialakulhatnak. E szerkezetek számos sejtbeli helyben, például sejtmagban,[2] citoplazmában, telomerekben és promoterekben is ismertek.[14] Megtalálhatók sejtfolyamatokban is, például a G1 sejtciklusfázisban.

Stabilitás

[szerkesztés]

Nukleinsav-szerkezetként az i-motívum stabilitása függ a szekvencia természetétől, a hőmérséklettől és az ionerősségtől. Szerkezeti stabilitása elsősorban a hattagú aromás pirimidinek közti csekély átfedésen alapul az egymást követő bázispárok közbeékelődő geometriája miatt. Az antipárhuzamosan elrendezett cikluson kívüli karbonil- és aminocsoportok fontosak a C:C+ bázispárok stabilitásához a töltött aminocsoportok közti elektrosztatikus taszítás kompenzációjának hiánya miatt.[15] Egyéb tényezők, például a C-sorozat hossza, a cukor-foszfát, sapka-kötőkör és ionos kölcsönhatások, a molekuláris tömörülés és a szuperhelicitás is befolyásolják az i-motívum-stabilitást.[16]

C:C+ bázispárok

[szerkesztés]

A C:C+ bázispárok adják az i-motívum-stabilitás nagyját a 3 hidrogénkötés miatt. Ezt jelzi, hogy az i-motívum bázispárosodási energiája (BPE) 169,7 kJ/mol, viszonylag nagy a C·C és a Watson–Crick-féle G·C-hez képest (68, illetve 96,6 kJ/mol).[17] A legstabilabb központi hidrogénkötést a C:C+-ban (N3··H··N3) kétkutas potenciálúként írják le a proton két nitrogén közti oszcillációja miatt,[18] a protontranszfer-sebesség 8·104 s−1.[19]

Waller csoportja és Mir et al. tanulmányai az elektrosztatikus kölcsönhatások fontosságát emelte ki a C:C+ bázispár stabilitásában.[20] Waller et al. a 2-dezoxiriboguanilkarbamid (GuaUre-dR) kemoterápiás szer hatását vizsgálták a humán telomerekben. Azt találták, hogy a GuaUre-dR hozzáadása csökkenti a pH-t az azt nem tartalmazó i-motívumokhoz képest.[21] Mir et al. kimutatták, hogy a pszeudoizo-dezoxicitidin (psC) hozzáadása a fej-fej és fej-farok i-motívum-dimerek stabilitását növelte a C:C-sorozat végén lévő semleges psC:C esetén.[22] Mindkét tanulmány kimutatta, hogy a szerkezetek magjában lévő pozitív töltések járultak leginkább a C:C+ bázispár stabilitásához.[20]

A C:C+ környezeti feltételeinek megváltozásakor Watkins et al. stabilitásváltozást figyeltek meg.[23] A C:C+ bázispár az 5. helyen halogénezett (fluorozott, brómozott, jódozott) származékaival a citozin helyén növelték az i-motívum-stabilitást savas pH mellett.[24] Ezzel elindult a vizsgálat citozinmetiláció és ennek pH-ra gyakorolt hatása terén is. Az 5. helyen való citozinmetiláció növelte az átmenet közepi pH-t és az i-motívumok -ét. A hidroximetiláció mindkét téren csökkenést okoz.[25]

Foszfátváz-cukor kölcsönhatások

[szerkesztés]

Az i-motívum kis bemélyedése két egymást taszító negatív töltésű oldalból álló foszfátvázat tartalmaz, melyek közt egyensúly kell a szerkezet stabilizálásához.[20] A hidrogénkötések és a van der Waals-erők a kis bemélyedés cukrai közt a tetramer i-motívum d(CCCC) szakaszában stabilizálják annak kis bemélyedését. A 3’-E és 5’-E topológiák stabilitását molekuladinamikai szimulációkkal figyelték meg a foszfátvázak közti taszítás meghatározásához.[15] A megfigyelt stabilitás az alátámasztó kölcsönhatásokból származik, így az a cukorkölcsönhatások és az összekötő kör egyensúlyától függ. Ennek oka a hidrogénkötés alacsony szabadenergiája (2,6 kJ/mol) az i-motívumban.[19]

Modifications to the phosphate backbone have been seen in research in which an alternative to the phosphate backbone was studied. Oligodeoxycytidine phosphorothioates can form intramolecular and intermolecular i-motifs.[26] Mergny and Lacroix determined that the addition of a bulky methyl group had a destabilizing effect on the i-motif formation when they compared phosphorothioate, the natural phosphodiester, methylphosphonate, and peptide linkages and determined that only phosphodiester and phosphorothioate oligodeoxynucleotides were capable of forming stable i-motifs.[27]

Környezeti körülmények

[szerkesztés]

Az i-motívumok keletkezésének vizsgálata fiziológiás pH mellett a molekuláris tömörülés, a szuperhelicitás-kialakulás és a kationos körülmények szimulációját igényli. Nagy molekulatömegű polietilén-glikolok használatával kongesztált molekuláris és magi környezeteket indukáltak.[28] A citozin N3-pKa-növekedése[23] alapján e körülmények a kvadruplexeket és i-motívumokat preferálták a két-[29] és egyszálú DNS felett az i-motívum-képzés és protonáció indukciója során semleges pH-n.[30] A negatív szuperhelicitás segíti az i-motívum-képzést fiziológiás körülmények közt.[31] A G-kvadruplex- és i-motívum-képzés semleges pH-n történhet, ha az ezeket alkotó MYC-onkogén-promoter-szakaszok szupertekercselt plazmidban vannak, mindkét szerkezet szuperhelicitását indukálva. Ezek megszüntetésének feltételei azon alapulnak, hogy az i-motívum destabilizálja a kétszálú szerkezeteket.[28][31] Ez a transzkripciós folyamatot is tükrözi, melyben a szupertekercselt DNS egyszálúvá bomlik, negatív szuperhelicitást okozva.[32] Az i-motívum-stabilitást az ionkoncentráció befolyásolhatja.[33] A Na-hozzáadás növeli az i-motívum destabilizációját a JUN protoonkogénről 4,8-es pH esetén. Az i-motívum-stabilitás csökkenése megfelel az ionkoncentráció növekedésének egy n-Mycből származó i-motívum tanulmányában.[34] Azonban nem találtak jelentős stabilitáskülönbséget 5 mM Mg2+, Ca2+, Zn2+, Li+ vagy K+ hozzáadásakor 100 mM NaCl jelenlétében 6,4-es pH esetén.[27]

Bázismódosítások

[szerkesztés]

További vizsgálatok szükségesek a bázismódosítások i-motívum-stabilitásra gyakorolt abszolút hatásáról, de beszámoltak tanulmányok a stabilitást befolyásoló bázismódosításokról.[35] Két példa erre a citozin 5-metilcitozinra[35] és a timin 5-propiniluracilra való cseréje,[23] ezek növelik a stabilitását. A bázismódosítások fontosak lehetnek pH-/hőmérséklet-dependens i-motívum-szerkezetiminták tekintetében.[28]

Keletkezés

[szerkesztés]

Az i-motívumok a sejtmagokban félprotonált C–semleges C bázispárok kapcsolódásával alakulnak ki enyhén savas pH-val. In vitro ezek telomerekből származó DNS-ekre utaló jelekkel rendelkezhetnek. Számos biofizikai technika használatával kimutatták, hogy az i-motívum centromerekből és protoonkogén-promoterekből származnak. Ezek elemzése alapján a szerkezetek általános stabilitása a citozinok mennyiségétől és a körök hosszától és összetételétől függ az intra- és intermolekuláris szerkezetekben is.[36]

Bár ismert, hogy a C-gazdag szakaszok i-motívumokat alkothatnak in vitro, még vitatott, hogy in vivo léteznek-e négyszálú i-motívum-szerkezetek a humán genomban. Igazolták, hogy az i-motívumok fiziológiai pH esetén létrejöhetnek bizonyos molekulatömörülési feltételek és transzkripció során indukált negatív szuperhelicitás esetén.[36] Egy 2014-es tanulmány kimutatta, hogy az i-motívumok bizonyos genomszakaszok általi létrejötte semleges pH esetén is létrejöhet, és befolyásolják a DNS-feldolgozásban a keletkezésük után a replikációt és transzkripciót.[37]

G-kvadruplex-keletkezés

[szerkesztés]

Az i-motívumok a G-kvadruplex-képző szakaszok bármely komplementer szakaszából létrejöhetnek. A G-kvadruplexek helikálisak és G-gazdag nukleinsavakban találhatók. E másodlagos szerkezetek G-tetrádokból állnak, melyek állhatnak 1, 2 vagy 4 szálból. A G-kvadruplex-képző szakaszok i-motívum-képzési hajlamának ismeretében Waller et al. a Quadparser algoritmust használták a humán genom i-motívum-képző szakaszai számának meghatározására.[21] Ez 4 ötcitozinos C-szakaszból állt változó számú (1–19) nukleotiddal. A humán genom egészében 5125 szakasz lehet képes i-motívum-képzésre, ezek 12,4%-a (637) található promoterek szakaszaiban. A promotereknek megfelelő ontológiai kódok alapján az i-motívum-képzés elsősorban a DNS-kötéshez, a DNS-templátú transzkripcióhoz, a vázrendszerfejlődéshez és az RNS-polimeráz II pozitív transzkripciószabályzásához kötődik.[38]

Kölcsönható ágensek és ligandumok

[szerkesztés]

G4-ligandumokból származó kölcsönható ágensek

[szerkesztés]

Tetra-(N-metil-4-piridil)porfirin (TMPyP4)

[szerkesztés]

Az i-motívum-kötő ligandumot meghatározó első tanulmányt Hurley et al. végezték 2000-ben. A tetra-(N-metil-4-piridil)porfirin (TMPyP4) és a humán telomerszakaszból származó tetramolekuláris i-motívum kölcsönhatását vizsgálták a DNS-olvadáspontot jelentősen nem változtató elektroforetikus mobilitáseltoló assay-vel (EMSA). A ligandum a G4-gyel az i-motívumon kölcsönhat, deregulálva a MYC-expressziót és gátolva a telomerázt.[39][40] Két TMPyP4 koordinál az i-motívummal annak tetején és alján NMR-kísérletek alapján.[41]

Fenantrolin- és akridinszármazékok

[szerkesztés]

E magokra a fenantrolinszármazékok jellemzők G4-kötő és telomerázgátló képességük miatt.[42] Ez növeli az i-motívum olvadáspontját. A fenantrolinszármazékok a C:C bázispárhoz kötnek, a normál G-kvadruplexé alá csökkentve a kötési állandót.[43] A G4-ligandumok közt vannak akridinszármazékok is, és fluoreszcenciarezonanciaenergiatranszfer-assay-k (FRET) révén a dietiléntriamint (BisA) az i-motívumok és a G4-ek esetén is olvadáspont-növelőként írták le, míg az akridinmonomernek (MonoA) nincs ily hatása.[44]

Makrociklikus tetrakonazolok, L2H2-4OTD

[szerkesztés]

A telomesztatinon, egy természetes telomerázgátlón alapulva makrociklikus polioxazolokat is előállítottak. Ezek hozzá hasonlóan kötnek a G4-gyel való kölcsönhatáskor π–π csoportképzéskor.[43] Kisebb makrociklusokat, penta- (L2H2-5OTD) és tetraoxazolokat (L2H2-4OTD) is kifejlesztettek amin-R-csoportokkal stabilitás és kötőhely megfigyeléséhez i-motívumon. A ligandumméret csökkentése csökkenti a stabilizáló hatást a G4-képző szakaszokon. Az L2H2-4OTD-k az i-motívum telomerjeinek 1. és 2. köréhez kapcsolódnak, deformálva a C3–C15, a C2–C14 és a C8–C20 bázispárokat az i-motívum-szerkezet fenntartásával.[45]

Mitoxantron, tiloron és tobramicin

[szerkesztés]

A mitoxantron stabilizálja az i-motívumot és a G4-et és segíti semleges pH melletti létrejöttüket, az i-motívumhoz jobban köt a dsDNS-nél. A tiloron és a tobramicin tiazolnarancs-fluoreszcenciaintenzitás-elmozdításos (FID) assay révén felfedezett i-motívum-ligandumok.[46]

Karbonsav-módosított egyfalú szén nanocsövek (SWCNT) és grafén kvantumpontok (GQD)

[szerkesztés]

Az SWCNT-k az i-motívumokat vízmolekulákat elvonzva stabilizálják, a GQD-k a DNS-be ékelődnek, segítve az i-motívumok körrégiók végösszeállásával való keletkezését és lehetővé téve azok oldószerelérés-csökkentéses stabilizálását.[47]

Biológiai funkciókhoz használt ligandumok

[szerkesztés]

Számos i-motívum-ligandum van, melyeket biológiai funkciókhoz használnak, például az IMC–48 és –76, a nitidin, az NSC309874, az akridonszármazékok és a PBP1. Az IMC–48 stabilizálja a Bcl-2-i-motívum-szerkezetet annak expressziójának növelésével. Az IMC–76 a Bcl-2-hajtűszerkezetet stabilizálja annak expressziócsökkentésével. A nitidin az i-motívum/hajtű hibrid hajtűjét destabilizálja, a komplementer G4-gyel nincs jelentős kölcsönhatása, és csökkenti a k-ras-expressziót afelé mutatott szelektivitásával.[43] Az NSC309874 stabilizálja a PDGFR-b i-motívumot a komplementer G4-gyel való jelentős kölcsönhatás nélkül, csökkentve annak expresszióját. Az akridonszármazékok a MYC i-motívumát stabilizálják jelentős G4-kölcsönhatás nélkül, csökkentve a MYC-expressziót. A PBP1 stabilizálja a Bcl-2-i-motívum-szerkezetet és segíti képződését semleges pH-ban, erősítve a Bcl-2 expresszióját.[43]

Fluoreszcens ellenőrző ligandumok

[szerkesztés]

Fluoreszcens i-motívum-ligandumok például a tiazolnarancs, a 2,2’-dietil-9-metilénszelenakarbocianin-bromid (DMSB), a kristályibolya, a semleges berberinvörös, a tioflavin T és az eredetileg G4-re használt periléntetrakarbonsavdiimid-származékok.[43]

Biológiai funkció

[szerkesztés]

A gének szabályzó régióiban, a kromoszómavégeken és a telomereken hosszú GC-gazdag DNS-szakaszok vannak. E C-gazdag részek sok élőlényben megtalálhatók, így feltehetően in vivo létezhetnek i-motívumok. Feltehetően a génszabályzásban, -expresszióban, a telomerázgátlásban, a DNS-replikációban és -javításban fontosak. Bár kevés i-motívum ismert élő sejtekben, vannak indukálható i-motívum-képző körülmények. Így történő létrehozásukkal jobban vizsgálhatók.

Génszabályzás és -expresszió

[szerkesztés]

Egyes gének promoterei C-gazdagok. A humán gének több mint 40%-ában vannak, különösen onkogénekben, vázrendszerfejlődési génekben és DNS-feldolgozó helyeken, ez megerősíti, hogy az i-motívumok géntranszkripció-szabályzók.[48][49][50] Egy selyemhernyó-transzkripciósfaktor, a BmPOUM2 promoteréről kimutatták, hogy i-motívumokat alkot. Ez egy szárnylemezkutikula-képzést metamorfózis során befolyásoló gént szabályoz, az i-motívum-képzés erősíti.[12] Ez példa az i-motívum által befolyásolt biológiai funkcióra. A humán telomer-DNS (hTelo) is alkot i-motívumokat in vivo. Ezt iMabbal való fluoreszcens jelöléssel erősítették meg.[51] Ezek a humán genom szabályzó régióiban találhatók a G1 végén, vagyis az i-motívumok a fejlődésben fontos géneket szabályoznak. Bár még nem ismert ezek igazsága és hogy mely géneket szabályozza, e tanulmány fontos a humán genom i-motívumai szerepében és alkalmazásaiban.

Hasonló szerepük a transzkripciósfaktor-kötés segítése transzkripció során. Ennek egyik módja a DNS ideiglenes bomlása i-motívumokká és G-kvadruplexekké a promoterekben, például a BCL2 esetén, lehetővé téve egyszálú DNS transzkripcióját.

Telomerázgátlás

[szerkesztés]

A kromoszómavégi G-kvadruplex- és i-motívum-képződés gátolhatja a telomerázt. Az i-motívumok a telomerázkötést gátolva csökkentik a telomerhosszabbítást. Ez a telomervégek eltávolítását okozza, kitéve a telomereket és DNS-károsodás-választ okozva, gátolva a gyors tumornövekedést.[52] Mivel az i-motívumok nem stabilak magukban, a szelektív i-motívum-kötő és -stabilizáló ligandumok felfedezése fontos a telomerázgátlásban. A CSWNT-hez kötve in vitro és in vivo is gátolják a telomerázfunkciót a ráksejtekben, ezt TRAP assay-vel mutatták ki.[53]

Ligandum-kölcsönhatás

[szerkesztés]

A ligandumkötés nőhet és befolyásolhatja az i-motívum funkcióit. Az első ismert szelektív i-motívum-kötő ligandum a karbonsav-módosított egyfalú szén nanocső (CSWNT). Ez az 5’-végi nagy bemélyedésbe kötve indukál i-motívumokat. Ez jelentősen növeli a hőstabilitást savas és fiziológiai pH esetén is. Így a CSWNT az i-motívum-képződést a Watson–Crick-bázispárosodásnál jobban segíti 8-as pH esetén.[54] Továbbá sok, a génexpresszióban fontos fehérje és ligandum felismer C-gazdag oligonukleotidokat, például a poli-C-kötő fehérje (PCBP) és a heterogén magi ribonukleoprotein K (HNRPK) is.

C-gazdag egyszálú oligonukleotidok jelenlétében a PCBP-k számos funkciót el tudnak látni, például stabilizálják az mRNS-t, represszálják vagy erősítik a transzlációt a C-gazdag egyszálú cél-oligonukleotid függvényében.[55] A PCBP-khez hasonlóan a HNRPK szelektíven tudja modulálni fehérjék, például a KRAS és a VEGF promotereit C-gazdag szakaszok, például i-motívumok jelenlétében.[56][57] Ilyen C-gazdag szakaszok a humán genom egészében vannak, így számos fehérje céljai, melyek többféleképp és több helyen tudják befolyásolni a génexpressziót.

DNS-replikáció és -javítás

[szerkesztés]

Az i-motívumok befolyásolhatják a DNS-replikációt és -javítást. Egy kísérletben i-motívum-képző szakaszokat helyeztek el egy DNS-polimeráz által replikált DNS-szálba. E kísérlet a selyemhernyók i-motívumaira irányult, és a DNS-polimeráz megállt, vagyis az i-motívumok gátolhatják a DNS-replikációt és -javítást.[58] Ez erősebben jelentkezett a hajtű-DNS-eknél termodinamikai hasonlóságuk ellenére. Ezt az i-motívum topológiája okozza. Az i-motívum más DNS-ekhez képest egyedi, mivel beékelt, így nem bomlik szét, ez állítja meg a DNS-polimerázt. A sztérikus gátlásnak is tulajdonítható a hatás, mely nem engedi a DNS-polimeráz-kötést.[16]

Egyéb

[szerkesztés]

A G-kvadruplex-képződés a komplementer DNS-szál C-gazdagságát, így i-motívum-képző képességét okozza, de nincs mindig így, mivel a legtöbb i-motívum-képződés a G1 fázisban történik, míg a G-kvadruplexek elsősorban az S fázisban képződnek.

Alkalmazások

[szerkesztés]

Az i-motívumok alkalmazása biológiai témák köré csoportosul, például bioszenzorként, gyógyszeradagolásra és molekuláris váltóként használják. Legtöbb jelenlegi alkalmazásuk a pH-érzékenységen alapul. A pH-érzékeny rendszerek fejlesztése, beleértve a ligandumkötést, nagy érdeklődést mutat az orvostudományban, különösen a rák észlelésében és kezelésében.

Bioszenzorok

[szerkesztés]

A B-DNS→i-motívum konformációváltozás savas körülmények közt alkalmassá teszi a glükózszint kolorimetriai ellenőrzésére. A Poli(24C)-MB glükózészlelő rendszer élőlények glükózoxidációkor történő pH-csökkenését észleli. Ennek festéke, a metilénkék (MB) nem köthet i-motívum-indukciókor, egyértelmű színváltozást okozva. A rendszer egyszerű, hatékony és az i-motívum révén pontos.[59]

Gyógyszerbeviteli rendszerek

[szerkesztés]

Az arany-nanorészecske/i-motívum konjugált rendszerek pH-indukált gyógyszerbeviteli rendszerként használhatók. Egy DNS-konjugált arany-nanorészecskékkel (DNS-GNP) végzett tanulmány C-gazdag ssDNS-szakaszokat tartalmazó szállítómolekulát hozott létre, mely i-motívumokat hoz létre tumorsejtekben savas endoszómáik miatt. Normál sejtekbe lépve nem történik változás, de tumorsejtekben i-motívum-konformációt indukál a doxorubicin, egy leukémia és Hodgkin-limfóma elleni szer sejtbe vitelét aktiválva.[60] E módszer nemcsak hatékony gyógyszerbeviteli rendszer, hanem ráksejtészlelésre is használható festékkel vagy fluoreszcens anyaggal a kolorimetriás módszerhez hasonlóan.

Teranosztika

[szerkesztés]

A savas pH esetén keletkező i-motívum-képződés és a tumorsejtek endoszómái savassága miatt a rákterápiában és teranosztikai alkalmazásokban is kutatták. Takahasi et al. tanulmányukban kimutatták, hogy a CSWNT-k használata gátolja a telomerázaktivitást, ami a tumorsejtek apoptózisát okozhatja. Ennek oka, hogy a fizetin az i-motívumokat hajtűkké alakítja, mely fontos lehet a különböző rákgyógyszer-terápiákban.[50] A fizetin i-motívum-kötése a VEGF, egy angiogenezis-jelzőfehérje promoterében hajtűvé való konformációs változást okoz, gátolva annak működését. A fizetin feltehetően az i-motívum köréhez köt, és kötésekor fluoreszkál. E kötés használható i- és guanintartalmú i-motívumok képződésének észlelésre. E tanulmány az i-motívumok rákkezelésre és -észlelésre való használatának lehetőségét vizsgálta.[61]

Molekuláris váltók

[szerkesztés]

A Bonni Egyetemen végzett tanulmányban jelent meg az i-motívumok használati módja molekuláris váltóként. A kutatók DNS-gyűrűt állítottak elő C-gazdag DNS-szakaszokkal. 5-ös pH esetén ezek i-motívumokká álltak össze, a gyűrűk a zacskózáráshoz hasonlóan szűköltek. 8-as pH esetén ezek visszaálltak lineáris formájukra, tágítva a gyűrűt. A pH alapján szűkülő és táguló gyűrűk a katenánokhoz és rotaxánokhoz hasonló komplexebb egymásra záruló DNS-szerkezetek létrehozására használhatók.[62] E tanulmány kiemelte, hogy az i-motívum-befolyásolás a nanomechanika új lehetőségeit jelentheti. Egy másik tanulmány kimutatta, hogy a CSWNT-k i-motívum-képzést indukálhatnak humán telomer-DNS-ben és redoxiaktív metilénkékcsoport 3’- és elektród 5’-véghez kapcsolásával befolyásolhatják. Az i-motívumban e módosult DNS jelentősen növeli a csak CSWNT-kre reagáló Faraday-áramot, lehetővé téve adott szénnanocső-típus észlelését 0,2 ppm közvetlen észlelési korláttal.

Jegyzetek

[szerkesztés]
  1. ↑ Gehring, Kalle (1993. június 1.). „A tetrameric DNA structure with protonated cytosine-cytosine base pairs” (angol nyelven). Nature 363 (6429), 561–565. o. DOI:10.1038/363561a0. ISSN 0028-0836. PMID 8389423. 
  2. ↑ a b Zeraati, Mahdi (2018. június 1.). „I-motif DNA structures are formed in the nuclei of human cells” (angol nyelven). Nature Chemistry 10 (6), 631–637. o. DOI:10.1038/s41557-018-0046-3. ISSN 1755-4330. PMID 29686376. 
  3. ↑ Chaudhary, Swati (2020. december 7.). „Exploring potential of i-motif DNA formed in the promoter region of GRIN1 gene for nanotechnological applications” (angol nyelven). Results in Chemistry 2, 100086. o. DOI:10.1016/j.rechem.2020.100086. ISSN 2211-7156. 
  4. ↑ SCIMEX: Found: a new form of DNA in our cells (angol nyelven). Scimex , 2018. április 23. (Hozzáférés: 2020. december 10.)
  5. ↑ Benabou, S. (2014). „Fundamental aspects of the nucleic acid i-motif structures” (angol nyelven). RSC Advances 4 (51), 26956–26980. o. DOI:10.1039/C4RA02129K. ISSN 2046-2069. 
  6. ↑ Snoussi, K. (2001. május 30.). „THE RNA I-MOTIF”. Journal of Molecular Biology 309 (1), 139–153. o. DOI:10.2210/pdb1i9k/pdb. PMID 11491284. 
  7. ↑ Gurung, Sarah P. (2015). „The importance of loop length on the stability of i-motif structures” (angol nyelven). Chemical Communications 51 (26), 5630–5632. o. DOI:10.1039/c4cc07279k. ISSN 1359-7345. PMID 25686374. PMC 4384421. 
  8. ↑ Benabou, S. (2014). „Fundamental aspects of the nucleic acid i-motif structures”. RSC Advances 4 (51), 26956–26980. o. DOI:10.1039/c4ra02129k. ISSN 2046-2069. 
  9. ↑ Abou Assi, Hala (2018. szeptember 19.). „i-Motif DNA: structural features and significance to cell biology”. Nucleic Acids Research 46 (16), 8038–8056. o. DOI:10.1093/nar/gky735. ISSN 0305-1048. PMID 30124962. PMC 6144788. 
  10. ↑ Malliavin, Thérèse E. (2003. június 1.). „Stability of the I-motif Structure Is Related to the Interactions between Phosphodiester Backbones”. Biophysical Journal 84 (6), 3838–3847. o. DOI:10.1016/S0006-3495(03)75111-X. ISSN 0006-3495. PMID 12770889. PMC 1302965. 
  11. ↑ a b Dettler, Jamie M. (2010. július 1.). „Biophysical Characterization of an Ensemble of Intramolecular i-Motifs Formed by the Human c-MYC NHE III1 P1 Promoter Mutant Sequence”. Biophysical Journal 99 (2), 561–567. o. DOI:10.1016/j.bpj.2010.04.042. ISSN 0006-3495. PMID 20643075. PMC 2905117. 
  12. ↑ a b Wright, Elisé P. (2017. február 9.). „Identification of multiple genomic DNA sequences which form i-motif structures at neutral pH”. Nucleic Acids Research 45 (6), 2951–2959. o. DOI:10.1093/nar/gkx090. ISSN 0305-1048. PMID 28180276. PMC 5605235. 
  13. ↑ Sun, Daekyu (2009. május 14.). „The importance of negative superhelicity in inducing the formation of G-quadruplex and i-motif structures in the c-Myc promoter: implications for drug targeting and control of gene expression”. Journal of Medicinal Chemistry 52 (9), 2863–2874. o. DOI:10.1021/jm900055s. ISSN 0022-2623. PMID 19385599. PMC 2757002. 
  14. ↑ Pandit, Sarwar Ahmad (2017. június 21.). „An Insight into a Fascinating DMF-Water Mixed Solvent System: Physicochemical and Electrochemical Studies”. ChemistrySelect 2 (18), 5115–5127. o. DOI:10.1002/slct.201700553. ISSN 2365-6549. 
  15. ↑ a b Malliavin, Thérèse E. (2003. június 1.). „Stability of the I-motif Structure Is Related to the Interactions between Phosphodiester Backbones”. Biophysical Journal 84 (6), 3838–3847. o. DOI:10.1016/s0006-3495(03)75111-x. ISSN 0006-3495. PMID 12770889. PMC 1302965. 
  16. ↑ a b Abou Assi, Hala (2018. augusztus 16.). „i-Motif DNA: structural features and significance to cell biology”. Nucleic Acids Research 46 (16), 8038–8056. o. DOI:10.1093/nar/gky735. ISSN 0305-1048. PMID 30124962. PMC 6144788. 
  17. ↑ Yang, Bo (2013. december 19.). „Base-Pairing Energies of Proton-Bound Heterodimers of Cytosine and Modified Cytosines: Implications for the Stability of DNAi-Motif Conformations”. Journal of the American Chemical Society 136 (1), 282–290. o. DOI:10.1021/ja409515v. ISSN 0002-7863. PMID 24320604. 
  18. ↑ Lieblein, Anna Lena (2012. március 12.). „The Nature of Hydrogen Bonds in Cytidine⋅⋅⋅H+⋅⋅⋅Cytidine DNA Base Pairs”. Angewandte Chemie International Edition 51 (17), 4067–4070. o. DOI:10.1002/anie.201200549. ISSN 1433-7851. PMID 22411471. 
  19. ↑ a b Leroy, Jean Louis (1993. június 15.). „Acid multimers of oligodeoxycytidine strands: Stoichiometry, base-pair characterization, and proton exchange properties”. Biochemistry 32 (23), 6019–6031. o. DOI:10.1021/bi00074a013. ISSN 0006-2960. PMID 8389586. 
  20. ↑ a b c Peng, Yinghua (2009. szeptember 30.). „i-Motif Quadruplex DNA-Based Biosensor for Distinguishing Single- and Multiwalled Carbon Nanotubes” (angol nyelven). Journal of the American Chemical Society 131 (38), 13813–13818. o. DOI:10.1021/ja9051763. ISSN 0002-7863. PMID 19736925. 
  21. ↑ a b Wright, Elisé P. (2017. augusztus 30.). „Substitution of Cytosine with Guanylurea Decreases the Stability of i-Motif DNA”. Biochemistry 56 (36), 4879–4883. o. DOI:10.1021/acs.biochem.7b00628. ISSN 0006-2960. PMID 28853563. 
  22. ↑ Mir, B. (2017. június 5.). „The effect of the neutral cytidine protonated analogue pseudoisocytidine on the stability of i-motif structures”. Scientific Reports 7 (1), 2772. o. DOI:10.1038/s41598-017-02723-y. ISSN 2045-2322. PMID 28584239. PMC 5459817. 
  23. ↑ a b c Bhavsar-Jog, Yogini P. (2014. március 6.). „Epigenetic Modification, Dehydration, and Molecular Crowding Effects on the Thermodynamics of i-Motif Structure Formation from C-Rich DNA”. Biochemistry 53 (10), 1586–1594. o. DOI:10.1021/bi401523b. ISSN 0006-2960. PMID 24564458. PMC 3985701. 
  24. ↑ Lannes, Laurie (2015. június 30.). „Tuning the pH Response of i-Motif DNA Oligonucleotides”. ChemBioChem 16 (11), 1647–1656. o. DOI:10.1002/cbic.201500182. ISSN 1439-4227. PMID 26032298. 
  25. ↑ Xu, Baochang (2015. december 2.). „Regulation of telomeric i-motif stability by 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine modification”. Organic & Biomolecular Chemistry 13 (20), 5646–5651. o. DOI:10.1039/c4ob02646b. ISSN 1477-0520. PMID 25886653. 
  26. ↑ Kanehara, Hideyuki (1997. február 1.). „Spectroscopic Evidence for the Formation of Four-Stranded Solution Structure of Oligodeoxycytidine Phosphorothioate”. Biochemistry 36 (7), 1790–1797. o. DOI:10.1021/bi961528c. ISSN 0006-2960. PMID 9048563. 
  27. ↑ a b Mergny, J. (1998. november 1.). „Kinetics and thermodynamics of i-DNA formation: phosphodiester versus modified oligodeoxynucleotides”. Nucleic Acids Research 26 (21), 4797–4803. o. DOI:10.1093/nar/26.21.4797. ISSN 1362-4962. PMID 9776737. PMC 147917. 
  28. ↑ a b c Day, Henry A. (2014. augusztus 1.). „i-Motif DNA: Structure, stability and targeting with ligands”. Bioorganic & Medicinal Chemistry 22 (16), 4407–4418. o. DOI:10.1016/j.bmc.2014.05.047. ISSN 0968-0896. PMID 24957878. 
  29. ↑ Miyoshi, Daisuke (2004. január 1.). „Duplex Dissociation of Telomere DNAs Induced by Molecular Crowding”. Journal of the American Chemical Society 126 (1), 165–169. o. DOI:10.1021/ja036721q. ISSN 0002-7863. PMID 14709080. 
  30. ↑ Cui, Jingjing (2013. október 15.). „The Effect of Molecular Crowding on the Stability of Human c-MYC Promoter Sequence I-Motif at Neutral pH”. Molecules 18 (10), 12751–12767. o. DOI:10.3390/molecules181012751. ISSN 1420-3049. PMID 24132198. PMC 6270392. 
  31. ↑ a b Sun, Daekyu (2009. május 14.). „The Importance of Negative Superhelicity in Inducing the Formation of G-Quadruplex and i-Motif Structures in the c-Myc Promoter: Implications for Drug Targeting and Control of Gene Expression”. Journal of Medicinal Chemistry 52 (9), 2863–2874. o. DOI:10.1021/jm900055s. ISSN 0022-2623. PMID 19385599. PMC 2757002. 
  32. ↑ Krishnan-Ghosh, Yamuna (2005. december 2.). „PNA forms an i-motif”. Chemical Communications (42), 5278–5280. o. DOI:10.1039/b510405j. ISSN 1359-7345. PMID 16244727. 
  33. ↑ Saxena, Sarika (2008. március 1.). „Structural polymorphism exhibited by a homopurine·homopyrimidine sequence found at the right end of human c-jun protooncogene”. Archives of Biochemistry and Biophysics 471 (2), 95–108. o. DOI:10.1016/j.abb.2008.01.015. ISSN 0003-9861. PMID 18262488. 
  34. ↑ Benabou, Sanae (2014. január 1.). „Solution equilibria of cytosine- and guanine-rich sequences near the promoter region of the n-myc gene that contain stable hairpins within lateral loops”. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects 1840 (1), 41–52. o. DOI:10.1016/j.bbagen.2013.08.028. ISSN 0304-4165. PMID 24012973. 
  35. ↑ a b Lacroix, Laurent (2000. szeptember 1.). „Chemical Modification of Pyrimidine TFOs: Effect on i-Motif and Triple Helix Formation”. Archives of Biochemistry and Biophysics 381 (1), 153–163. o. DOI:10.1006/abbi.2000.1934. ISSN 0003-9861. PMID 11019831. 
  36. ↑ a b Zeraati, Mahdi (2018. április 23.). „I-motif DNA structures are formed in the nuclei of human cells”. Nature Chemistry 10 (6), 631–637. o. DOI:10.1038/s41557-018-0046-3. ISSN 1755-4330. PMID 29686376. 
  37. ↑ Kang, Hyun-Jin (2014. március 7.). „The Transcriptional Complex Between theBCL2i-Motif and hnRNP LL Is a Molecular Switch for Control of Gene Expression That Can Be Modulated by Small Molecules”. Journal of the American Chemical Society 136 (11), 4172–4185. o. DOI:10.1021/ja4109352. ISSN 0002-7863. PMID 24559432. PMC 3985447. 
  38. ↑ Zhang, Xi Yuan (2014. június 15.). „Crystal violet as an i-motif structure probe for reversible and label-free pH-driven electrochemical switch” (angol nyelven). Analytical Biochemistry 455, 55–59. o. DOI:10.1016/j.ab.2014.03.015. ISSN 0003-2697. PMID 24699211. 
  39. ↑ Warner, S. L. (2004. szeptember 1.). „Development of a new series of tricyclic pyrimido-indole inhibitors targeting Aurora kinases”. European Journal of Cancer Supplements 2 (8), 41. o. DOI:10.1016/s1359-6349(04)80134-4. ISSN 1359-6349. 
  40. ↑ Siddiqui-Jain, A. (2002. augusztus 23.). „Direct evidence for a G-quadruplex in a promoter region and its targeting with a small molecule to repress c-MYC transcription”. Proceedings of the National Academy of Sciences 99 (18), 11593–11598. o. DOI:10.1073/pnas.182256799. ISSN 0027-8424. PMID 12195017. PMC 129314. 
  41. ↑ Fernández, Sergio (2011. november 1.). „Influence of pH, temperature and the cationic porphyrin TMPyP4 on the stability of the i-motif formed by the 5'-(C3TA2)4-3' sequence of the human telomere”. International Journal of Biological Macromolecules 49 (4), 729–736. o. DOI:10.1016/j.ijbiomac.2011.07.004. ISSN 0141-8130. PMID 21777611. 
  42. ↑ Neidle, Stephen (2012). „RNA Quadruplexes”, 139–149. o, Kiadó: Elsevier. DOI:10.1016/b978-0-12-375138-6.00008-x. (Hozzáférés: 2020. december 16.) 
  43. ↑ a b c d e Sedghi Masoud, Shadi (2018. december 1.). „i-Motif-Binding Ligands and Their Effects on the Structure and Biological Functions of i-Motif”. Chemical and Pharmaceutical Bulletin 66 (12), 1091–1103. o. DOI:10.1248/cpb.c18-00720. ISSN 0009-2363. PMID 30504626. 
  44. ↑ Ni, Nan (2013. május 2.). „Macromol. Chem. Phys. 9/2013”. Macromolecular Chemistry and Physics 214 (9), 961. o. DOI:10.1002/macp.201370030. ISSN 1022-1352. 
  45. ↑ Nagasawa, Kazuo (2015. december 2.). „Synthesis of Macrocyclic Penta- and Tetraoxazoles as G-Quadruplex Ligands”. Heterocycles 90 (2), 866. o. DOI:10.3987/com-14-s(k)90. ISSN 0385-5414. 
  46. ↑ Sheng, Qiran (2017. december 2.). „Identification of new DNA i-motif binding ligands through a fluorescent intercalator displacement assay”. Organic & Biomolecular Chemistry 15 (27), 5669–5673. o. DOI:10.1039/c7ob00710h. ISSN 1477-0520. PMID 28567459. PMC 5708337. 
  47. ↑ Li, X. (2006. december 13.). „Carboxyl-modified single-walled carbon nanotubes selectively induce human telomeric i-motif formation”. Proceedings of the National Academy of Sciences 103 (52), 19658–19663. o. DOI:10.1073/pnas.0607245103. ISSN 0027-8424. PMID 17167055. PMC 1750900. 
  48. ↑ Fleming, Aaron M. (2017. április 5.). „4n–1 Is a "Sweet Spot" in DNA i-Motif Folding of 2'-Deoxycytidine Homopolymers”. Journal of the American Chemical Society 139 (13), 4682–4689. o. DOI:10.1021/jacs.6b10117. ISSN 0002-7863. PMID 28290680. 
  49. ↑ Wright, Elisé P. (2017. november 13.). „Identification of multiple genomic DNA sequences which form i-motif structures at neutral pH”. Nucleic Acids Research 45 (22), 13095–13096. o. DOI:10.1093/nar/gkx1178. ISSN 0305-1048. PMID 29140476. PMC 5728391. 
  50. ↑ a b Takahashi, Shuntaro (2020. december 1.). „Preferential targeting cancer-related i-motif DNAs by the plant flavonol fisetin for theranostics applications” (angol nyelven). Scientific Reports 10 (1), 2504. o. DOI:10.1038/s41598-020-59343-2. ISSN 2045-2322. PMID 32054927. PMC 7018961. 
  51. ↑ Zeraati, Mahdi (2018). „I-motif DNA structures are formed in the nuclei of human cells”. Nature Chemistry 10 (6), 631–637. o. DOI:10.1038/s41557-018-0046-3. PMID 29686376. 
  52. ↑ Amato, Jussara (2014. június 24.). „Noncanonical DNA Secondary Structures as Drug Targets: the Prospect of the i-Motif”. ChemMedChem 9 (9), 2026–2030. o. DOI:10.1002/cmdc.201402153. ISSN 1860-7179. PMID 24962454. 
  53. ↑ Chen, Yong (2012. január 1.). „Insights into the biomedical effects of carboxylated single-wall carbon nanotubes on telomerase and telomeres” (angol nyelven). Nature Communications 3 (1), 1074. o. DOI:10.1038/ncomms2091. ISSN 2041-1723. PMID 23011128. 
  54. ↑ Sushmita, Nautiyal: I-motif DNA: significance and future prospective, 2020. június 1.
  55. ↑ Yoga, Y. M. K. (2012. június 1.). „Contribution of the first K-homology domain of poly(C)-binding protein 1 to its affinity and specificity for C-rich oligonucleotides” (angol nyelven). Nucleic Acids Research 40 (11), 5101–5114. o. DOI:10.1093/nar/gks058. ISSN 0305-1048. PMID 22344691. PMC 3367169. 
  56. ↑ Kaiser, Christine E. (2017. június 28.). „Insight into the Complexity of the i-Motif and G-Quadruplex DNA Structures Formed in the KRAS Promoter and Subsequent Drug-Induced Gene Repression” (angol nyelven). Journal of the American Chemical Society 139 (25), 8522–8536. o. DOI:10.1021/jacs.7b02046. ISSN 0002-7863. PMID 28570076. PMC 5978000. 
  57. ↑ Uribe, Diana J. (2011. május 10.). „Heterogeneous Nuclear Ribonucleoprotein K and Nucleolin as Transcriptional Activators of the Vascular Endothelial Growth Factor Promoter through Interaction with Secondary DNA Structures” (angol nyelven). Biochemistry 50 (18), 3796–3806. o. DOI:10.1021/bi101633b. ISSN 0006-2960. PMID 21466159. PMC 3119528. 
  58. ↑ Tang, Wenhuan (2020. március 5.). „In vivo visualization of the i-motif DNA secondary structure in the Bombyx mori testis”. Epigenetics & Chromatin 13 (1), 12. o. DOI:10.1186/s13072-020-00334-y. ISSN 1756-8935. PMID 32138783. PMC 7059380. 
  59. ↑ Wang, Qin (2020. augusztus 1.). „A colorimetric and ratiometric glucose sensor based on conformational switch of i-motif DNA” (angol nyelven). Talanta Open 1, 100001. o. DOI:10.1016/j.talo.2020.100001. ISSN 2666-8319. 
  60. ↑ Song, Lei (2013. december 2.). „Drug Delivery: Efficient, pH-Triggered Drug Delivery Using a pH-Responsive DNA-Conjugated Gold Nanoparticle (Adv. Healthcare Mater. 2/2013)”. Advanced Healthcare Materials 2 (2), 380. o. DOI:10.1002/adhm.201370008. ISSN 2192-2659. 
  61. ↑ Takahashi, Shuntaro (2020. február 13.). „Preferential targeting cancer-related i-motif DNAs by the plant flavonol fisetin for theranostics applications”. Scientific Reports 10 (1), 2504. o. DOI:10.1038/s41598-020-59343-2. ISSN 2045-2322. PMID 32054927. PMC 7018961. 
  62. ↑ Li, Tao (2013. január 22.). „I-Motif-Programmed Functionalization of DNA Nanocircles”. Journal of the American Chemical Society 135 (4), 1593–1599. o. DOI:10.1021/ja3118224. ISSN 0002-7863. PMID 23312021. 

Fordítás

[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben az i-motif DNA című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Az itt található információk kizárólag tájékoztató jellegűek, nem minősülnek orvosi szakvéleménynek, nem pótolják az orvosi kivizsgálást és kezelést.
A cikk tartalmát a Wikipédia önkéntes szerkesztői alakítják ki, és bármikor módosulhat.
A lap eredeti címe: „https://hu.wikipedia.org/w/index.php?title=I-motívum&oldid=27149160”