Изучение биологии и стабильности G-квадруплексов с использованием одномолекулярных методов

Связь между химической стабильностью структур G-квадруплекса (qDNA) и их ролью в процессах поддержания генома эукариот на протяжении нескольких десятилетий остается предметом научного интереса. В этом обзоре показано, как одномолекулярные силовые методы позволяют исследовать механическую стабильность различных структур qDNA, а также их способность к взаимопревращению между разными конформациями в условиях стресса. Основными инструментами этих исследований были атомно-силовая микроскопия (AFM), а также магнитные и оптические пинцеты; с их помощью изучались как свободные, так и стабилизированные лигандами структуры G-квадруплексов. Эти исследования показали, что степень стабилизации структур G-квадруплекса существенно влияет на способность ядерного аппарата преодолевать эти препятствия на цепях ДНК. В обзоре продемонстрировано, что различные клеточные компоненты, включая репликационный белок A (RPA), белок синдрома Блума (BLM) и хеликазы Pif1, способны разворачивать qDNA. Такие методы, как одномолекулярный перенос энергии флуоресцентного резонанса (smFRET), часто применяемые в сочетании с упомянутыми выше силовыми методами, оказались чрезвычайно эффективными для выяснения факторов, лежащих в основе механизмов, посредством которых эти белки расплетают структуры qDNA. Рассматривается, как одномолекулярные инструменты обеспечили прямую визуализацию препятствий, создаваемых qDNA, а также представлены результаты экспериментов, направленных на изучение способности G-квадруплексов ограничивать доступ определенных клеточных белков, обычно связанных с теломерами.