Pokazali smo, da se z gvanini-bogat DNK oligonukleotid 5'-d(GTGTGGGTGTG)-3', ki je najbolj pogosto zaporedje v neregularni telomerni DNK v Saccharomyces cerevisiae (kvasovki) zvije v G-lasnico. Prostorska struktura vsebuje številne nenavadne elemente vključno z mešano paraleno/antiparalelno nazaj-zvito strukturo, ki jo stabilizirajo G:G bazni pari. Le-ti se dinamično preklapljajo med N1-karbonilno simetrično in N1-karbonilno,N7-amino orientacijo baznih parov. G-lasnica je termodinamsko stabilna struktura s precej kompleksno topologijo, ki vključuje obrat smeri verige v sredini neprekinjenega G-trakta in nalaganje 3'-na-5' terminalnih ostankov. To je prva določena struktura stabilne G-lasnice z atomsko ločljivostjo in razkriva doslej neznana načela zvijanja z G-bogatih oligonukleotidov, ki bodo pomagala pri napovedovanju naravnih in/ali oblikovanju umetnih elementov za prepoznavanje DNK. Struktura tudi kaže, da so pokrajine zvijanja kratkih DNK oligonukleotidov veliko bolj kompleksne, kot smo verjeli do sedaj.
COBISS.SI-ID: 6101274
Oligo-etilenglikoli se uporabljajo za študij DNA v okoljih, ki posnemajo pogoje v živih celicah. Uporabni so tudi v terapevtske namene, in sicer v sistemih, kjer DNK s kovalentno vezanimi oligo-etilenglikoli omogoča dostavo zdravilne učinkovine. Preučili smo DNK, ki vsebuje timidinske preostanke s kovalentno vezanim tetra-etilenglikolom (TEG), pri čemer so bili modificirani ostanki vključeni v zanke antiparalelnih G-kvadrupleksov ali DNA lasnic. S pomočjo termodinamske analize smo pokazali, da modificirani ostanki stabilizirajo G-kvadruplekse in destabilizirajo lasnice. Vzporedno, smo na osnovi strukturne karakterizacije z NMR in molekularno dinamiko pokazali, da TEG interagira z bazami v G-kvartetu in z zankami preko CH- in elektronski par‐ pi interakcijami. Izsledki naše študije kažejo, da lahko številni kosolventi v celici vplivajo na delovanje DNK preko interakcij, ki so bile prej spregledane.
COBISS.SI-ID: 6197786
Strukturne študije z uporabo tehnik NMR so pokazale, da se DNK oligonukleotidi, ki vsebujejo AGCGA ponovitve zvijejo v do sedaj neznane strukture sestavljene iz štirih vijačnic. Novo štirivijačno strukturno družino smo poimenovali AGCGA-kvadrupleksi. Zanjo je značilno, da jedro strukture tvorijo štiri AGCGA ponovitve, ki se povezujejo v kvartetne ravnine. AGCGA-kvadrupleksi vsebujejo nenavadne strukturne elemente kot so GCGC in GAGA kvarteti in so v tridimenzionalni strukturi dodatno stabilizirani z nekanoničnimi baznimi pari. Prvič smo opisali GAGA-kvartete, v katere se povežeta po dva G-A para v N1-N7 karbonil amino geometriji. G-G bazni pari, ki formalno tvorijo zanke in povezujejo kvartetne ravnine v strukturah AGCGA-kvadrupleksov, zavzamejo N1-karbonil simetrično geometrijo. Posebej zanimivo je, da kljub veliki pogostosti gvaninskih nukleotidov v zaporedjih, ki tvorijo AGCGA-kvadruplekse, ti ne vsebujejo G-kvartetov in so zato neobčutljivi na naravo prisotnih kationov, kot so Na+, K+ in NH4+ kationi. Ta lastnost naredi strukturno družino AGCGA-kvadrupleksov edinstveno glede na sorodno družino bolj znanih G-kvadrupeksov. Z bioinformatskimi študijami smo pokazali, da se AGCGA bogata zaporedja nahajo v regulacijskih regijah 39 človeških genov, ki jih povezujejo z razvojem živčnega sistema in nevroloških motenj, abnormalno rastjo kosti in hrustanca, razvojem raka in regulacijo osnovnih celičnih procesov zvija. Z NMR in CD spektroskopijo smo potrdili, da se 46 oligonukleotidov iz gornjih 39 regulacijskih regij človeških genov zvije v AGCGA-kvadruplekse.
COBISS.SI-ID: 6146586
NMR strukturna študija interakcije med optično sondo DAOTA-M2 in G-kvadrupleksom, ki ga tvori promotorska regije c-myc onkogena, je pokazala, da tvorita kompleks z 1:2 stehiometrijo. Strukturni podatki kažejo, da vezavo prednostno vodijo pi-pi interakcije nalaganja med poliaromatičnim jedrom liganda in gvaninskimi kvarteti. Opisani rezultati omogočajo vpogled v interakcije z visoko ločljivostjo in s tem pomagajo pri načrtovanju novih optičnih sond za G-kvadruplekse, ki bodo omogočale njihovo slikanje in identifikacijo v celicah.
COBISS.SI-ID: 5990426
Telomerni konci sesalcev vsebujejo heksanukleotidne ponovite TTAGGG, ki imajo pomembno vlogo v procesih staranja in pri razvoju rakastih obolenj. Oligonukleotidi s temi DNA zaporedji se lahko zvijejo v različne G-kvadruplekse glede na prisotnost različnih kationov, heterocikličnih ligandov, pogojev v okoliški raztopini in specifiko oligonukleotidnega zaporedja. Pomembna potencialna vloga G-kvadrupleksov z antiparalelnim tipom topologije v obliki košare nas je vzpodbudila k študiji oligonukleotida d[TAGGG(TTAGGG)2TTAGG] (htel1-G23). NMR študija je pokazala, da ta oligonukeotid v prisotnosti KCl tvori dve različni G-kvadrupleksni strukturi, ki vsebujeta po dva G-kvarteta. Populaciji obeh oblik določa pH raztopine. (De)protonacija A20 je ključnega pomena za strukturno pretvorbo htel1-G23. Reverzibilnost procesa ponuja možnosti za njegovo uporabo kot konformacijskih stikal znotraj celic, ki kontrolirajo interakcije s specifičnimi ligandi in proteini.
COBISS.SI-ID: 5864474