Štúdium vplyvu polyetylénglykolu na konformáciu G-kvadruplexov odvodených od telomérnych sekvencií DNA

Authors: Erika Demkovičová 1    Petra Krafčíková 1    Andrea Halaganová 1    Viktor Víglaský 1   
1 Univerzita Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach, Košice, Slovenská republika   
Year: 2016
Section: Cellular metabolism, physiology, molecular biology and genetics
Abstract No.: 1374
ISBN: 978-80-972360-0-7

Sekvencie nukleových kyselín, ktoré obsahujú oblasti s vysokým podielom guanozínov môžu vytvárať vysokoorganizované štruktúry nazývané G-kvadruplexy. Predpokladá sa, že tieto nekanonické štruktúrne DNA motívy môžu byť zahrnuté vo viacerých biologických funkciách akými sú napríklad starnutie buniek, alebo aj mnohé ochorenia u ľudí vrátane rakoviny [1].

Teloméry sú nukleoproteínové komplexy nachádzajúce sa na konci lineárnych chromozómov. Sekvencie s potenciálom tvorby G-kvadruplexov boli objavené v telomérnych oblastiach DNA, obsahujúc opakovania sekvencií (G3T2A)n u ľudí a vyšších eukaryotov, (G4T2)n pri Tetrahymene a (G4T4)n pri Oxytriche a Stylonchii. Po každom bunkovom delení u somatických buniek dochádza ku skracovaniu telomér a tým plnia úlohu tzv. biologických hodín. Naopak, v prípade vyše 80% rakovinových buniek je aktívny enzým telomeráza, ktorá udržiava konštantnú dĺžku telomér. Z toto dôvodu by sa regulovaná indukcia a stabilizácia tejto štruktúry mohla využiť pri liečbe rôznych druhov rakoviny [2].

Na konformáciu G-kvadruplexov vplýva mnoho faktorov akými sú prostredie (zloženie tlmivého roztoku, teplota, pH a pod.), ale aj samotná nukleotidová sekvencia [3].  V súčasnosti rastie snaha napodobniť vnútrobunkové prostredie G-kvadruplexov, pričom sa na tento účel často používajú tzv. zhlukujúce činidlá, hlavne polyetylénglykol (PEG 200) [4]. Cieľom tejto práce bolo štúdium vplyvu polyetylénglykolu 200 na rôzne telomérne sekvencie pre jeho schopnosť modifikovať konformáciu nukleových kyselín [4]. Zmeny boli sledované za pomoci metód kruhového dichroizmu (CD) a nedenaturačnej polyakrylamidovej gélovej elektroforézy (PAGE). Z výsledkov našich experimentov môžeme predpokladať, že PEG 200 prednstne indukuje prechod G-kvadruplexovej štruktúry na paralelnú konformáciu. Výsledky tejto práce môžu byť cenným zdrojom informácií pre ďalšie štúdium konformačných vlastností G-kvadruplexov ako štruktúr s potenciálnym využitím pri dizajne liečiv.

Táto práca vznikla za podpory grantov VEGA č. 1/0131/16UPJŠ, APVV-0280-11, VVGS-2014-226 a VVGS-PF-2015-481.
1. Viglasky, V., L. Bauer, and K. Tluckova, Structural features of intra- and intermolecular G-quadruplexes derived from telomeric repeats. Biochemistry, 2010. 49(10): p. 2110-20.
2. Londono-Vallejo, J.A., Telomere instability and cancer. Biochimie, 2008. 90(1): p. 73-82.
3. Phan, A.T., Y.S. Modi, and D.J. Patel, Two-repeat Tetrahymena telomeric d(TGGGGTTGGGGT) sequence interconverts between asymmetric dimeric G-quadruplexes in solution. Journal of Molecular Biology, 2004. 338(1): p. 93-102.
4. Buscaglia, R., et al., Polyethylene glycol binding alters human telomere G-quadruplex structure by conformational selection. Nucleic Acids Res, 2013. 41(16): p. 7934-46.