鸟瞟呤-四链体结构稳定性的模拟分析文献综述

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含有丰富鸟嘌呤串联重复序列的DNA和RNA序列容易折叠成多种稳定的G-四链体 ( G-quadruplex，G4 ) 结构，其独特的结构特征和重要的生物学功能引起了人们的广泛关注。G-四链体的基本结构单元是由单价离子稳定的环状平面四分体( G-quartet )，几个连续的四分体pi;-pi;堆叠在一起形成G-4 DNA链 ( G-stem )，单价离子排列在DNA中心的通道中（图1）。近年来，分子动力学( MD )模拟已成功地应用于核酸结构的模拟，这一计算工具为G4的研究提供了宝贵的信息，这是实验无法获得的。

图1 G-四分体和G4 DNA链示意图

一、G4分子拓扑结构

G-quadruplex的核心是由多层的G-quartet组成的刚性长链结构。四链体可以由一条、两条或四条不同的DNA链( 或RNA )形成，并且大部分的G-quadruplex都有连接不同鸟嘌呤链段的环( loop )结构，从而呈现出多种拓扑结构[^[8]]。

根据环连接两个G-quartet链段的连接点的位置，可以大致把环结构分为三类( 图2 )：分别是（1）连接两个相邻G-quartet链段的edgewise环结构，（2）连接位于对角的两个G-quartet链段的diagonal环结构，和（3）连接位点位于G-stem两端的double chain reversal[^[9]]环结构。

图2 三种环结构的示意图

G-quadruplex中链的朝向( DNA链从5rsquo; 端到3rsquo; 端的方向 )既可以都相同，也可以不都相同。这在一定程度上导致了G-quadruplex结构的多样性。根据G-quadruplex四条链段的朝向的不同，可以把G-quadruplex大体分为三类，即平行 ( parallel )结构，反平行 ( anti-parallel )结构和杂化 ( hybrid )结构。

二、G4稳定性