Новая стратегия для селективного воздействия на G-квадруплексы в определённых локусах генома
G-квадруплексы (G4) ДНК — это структуры четверной спирали, формируемые непрерывной богатой гуанином последовательностью ДНК. Хотя считается, что G4 ДНК вовлечены в различные биологические процессы, их причинно-следственная роль часто остаётся неясной из-за отсутствия подходящих стратегий для селективной стабилизации G4 ДНК в конкретных локусах.
В исследовании, опубликованном в Nature Cell Biology 3 июля, профессор Цюй Сяоган из Чанчуньского института прикладной химии (CIAC) Китайской академии наук и его коллеги представили новую стратегию для стабилизации G4 ДНК в специфических локусах генома путём комбинации системы CRISPR с G4-стабилизирующими белками или соединениями.
Исследователи использовали таргетные конструкции на основе неактивной Cas9 (dCas9), ассоциированной с CRISPR, чтобы придать G4-стабилизирующим молекулам селективность среди разных G4. Комплексы dCas9/G4-стабилизирующие молекулы могут стабилизировать любую структуру G4 в геноме за счёт стратегического дизайна одной направляющей РНК (sgRNA), без значительного влияния на другие нетаргетные G4 в живых клетках.
Слияние G4-стабилизирующего белка нуклеолина с dCas9 позволило специфически стабилизировать G4 в промоторе онкогена MYC, мышечно-ассоциированного гена Igta, а также теломерные G4. Это привело, соответственно, к остановке пролиферации клеток, ингибированию дифференцировки миобластов и клеточному старению.
Кроме того, CRISPR может придавать внутри-G4 селективность G4-связывающим соединениям пиридодикарбоксамиду (PDC) и пиридостатину (PDS). Эта стратегия была использована для стабилизации G4 в промоторных областях двух хорошо изученных длинных некодирующих РНК NEAT1 и MALAT1, а также нескольких ключевых генов, вовлечённых в ферроптоз, окислительный стресс, гипоксический ответ и путь MAPK.
По сравнению с традиционными G4-лигандами, направляемые CRISPR биотин-конъюгированные PDC и PDS позволяют более точно исследовать биологическую функцию de novo G4.
Эта стратегия прокладывает путь для выяснения связи конкретных G4 с определёнными биологическими процессами или заболеваниями человека. Кроме того, она может открыть новые возможности в живых клетках для скрининга G4-зондов или кандидатов в G4-препараты, которые будут специфически нацеливаться только на интересующий G4 с низким риском нецелевых эффектов, способствуя диагностике и терапии заболеваний на основе G4.