テロメアDNAの分子内I-MOTIF構造

要約I-Motifは、鎖c・C（+）ペアによって鎖が一緒に保持されている2つの平行二重鎖の頭から尾の向きに結合によって形成される挿入構造です。I-MOTIFは、2つのシチジンリピートを含む2つの鎖の関連または単一のシチジンストレッチを含む4つの鎖によって、4つのシチジンリピートを含む単一の鎖によって形成される場合があります。繰り返されるCリッチシーケンスは、検索領域とテロメア領域の領域の領域が潜在的に分子内I-Motifに折りたたまれる可能性があります。NMR分光法により、脊椎動物テロメアの断片であるD（CCCTA（2）CCCTA（2）CCCTA（2）CCCT）の構造を調査しました。これには、6つのインターカレーティングC. C（+）ペアのi-Motifコアが含まれています。一端（「上」）では、中央のTA（2）リンカーが狭い溝の1つを横切ってループし、コアはループのベーススタッキングによって拡張されます。他の2つのTA（2）リンカーが広い溝にループする下部にあるNMRスペクトルは、マイクロ秒からミリ秒スケールで動きを明らかにします。構造の擬似対称性は、縮退スペクトルと分解能の低下をもたらし、uおよびcの適切な置換と5-メチルシチジン（5mc）によって破壊されました。これにより、D（CCCTA（2）5MCCCTA（2）CCCUA（2）CCCT）の構造を解くことができました。この動きは、グリコシド結合の周りのA18の裏返しに制限されています。擬似対称シーケンスに戻ると、ボトムループのそれぞれが、非対称シーケンスの最初と3番目のループの構造間に切り替わることがわかります。また、ループシーケンスの効果と、分子内I-Motif構造のトポロジーと安定性に対するCストレッチの長さの効果を分析しました。

Abstract The i-motif is an intercalated structure formed by association in a head to tail orientation of two parallel duplexes whose strands are held together by hemiprotonated C·C(+) pairs. The i-motif may be formed by a single strand containing four cytidine repeats, by association of two strands containing two cytidine repeats or by four strands containing a single cytidine stretch. The repeated C-rich sequences of centromeric and telomeric regions can potentially fold into an intramolecular i-motif. We have investigated by NMR spectroscopy the structure of d(CCCTA(2)CCCTA(2)CCCTA(2)CCCT), a fragment of the vertebrate telomere. It includes an i-motif core of six intercalated C·C(+) pairs. At one end (the "top"), the central TA(2) linker loops across one of the narrow grooves, and the core is extended by base stacking in the loop. At the bottom, where the two other TA(2) linkers loop across the wide grooves, the NMR spectra reveal motions in the microsecond to millisecond scale. The pseudo-symmetry of the structure, which results in degenerate spectra and poor resolution, was broken by appropriate substitution of T by U and of C by 5-methylcytidine (5mC). This allowed us to solve the structure of d(CCCTA(2)5mCCCTA(2)CCCUA(2)CCCT). The motion is restricted to a flip of A18 around the glycosidic bond. Returning to the pseudo-symmetrical sequence, we find that each of the bottom loops switches between the structures of the first and third loops of the non-symmetrical sequence. We also analyzed the effects of the loop sequence and of the length of the C-stretches on the topology and stability of the intramolecular i-motif structure.