除了经典的双螺旋结构外，研究人员最近还发现了一系列其他的DNA链结构，包括四螺旋DNA，它形成了被称为G-四链体（G-quadruplexes, G4s）的结构。

虽然许多新的DNA结构只在培养皿中的细胞中观察到，但最近在活的人类细胞中观察到G-四链体。然而，它们在细胞中可能的功能尚未被发现。

现在，伦敦帝国理工学院分子科学研究中心的研究人员观察到一种被称为CSB的蛋白质优先与一种特定类型的G-四链体相互作用。当DNA的遥远部分相互作用时，这些特殊的G-四链体就出现了，而研究人员认为这种情况是不可能在细胞内形成的。

正常功能的CSB蛋白不会造成任何不良影响，但产生CSB蛋白的基因突变会导致致命的过早衰老障碍科凯恩综合症，许多患者在成年之前就死于这种疾病。

研究小组发现，导致可卡因综合症的CSB蛋白突变不再能够与远程g-四联体相互作用。虽然我们还不知道为什么会这样，但该团队今天发表在《美国化学学会杂志》上的研究结果表明，这些长程DNA G-四链体与CSB的功能角色特别相关。

来自帝国理工学院化学系的首席研究员马可·迪·安东尼奥博士说:“我们的基因组DNA有两米多长，但被压缩到直径只有几微米的空间里。因此，在比我们想象的更复杂的相互作用中，长环结构被利用来压缩DNA的方式也就不足为奇了。

“关于DNA，我们仍有很多不了解的地方，但我们的结果表明，G-四链体结构的形成是如何以及在哪里影响其功能的，这使它们在生物学上比之前认为的更重要。”

DNA链非常长，并且缠绕在紧密的结构中以适应我们的细胞。此前，研究人员曾假设g -四重体仅从相邻的DNA区域形成。然而，研究小组发现g四重体是由DNA链的不同部分组成的，它们之间的空间距离不同。

正是这些G-四链体特异地与CSB蛋白相互作用。研究小组表明，CSB可能会利用g四联体将DNA的远端部分连接起来。

这种相互作用的确切结果还有待确定，但之前的独立研究发现，没有CSB的细胞在处理具有形成G-四链体潜力的序列周围的DNA时存在困难。

帝国理工学院的研究小组现在发现，引起可卡因综合症的CSB突变形式特别吸引连接遥远DNA部分的G-四链体。这可能意味着对突变CSB基因的进一步研究可能揭示这些远程DNA结构的特定生物学功能。

接下来，研究人员想要将G-四链体和功能性CSB基因结合在一起，以确定它们之间的关系:CSB是否帮助G-四链体将两个遥远的DNA区域连接在一起，或者CSB是否在g -四重体完成其功能后启动它们的分裂，或者两者结合。

该研究的第一作者，来自帝国理工学院化学系的Denise Liano说:“目前还没有治愈可卡因综合症的方法。但随着对G-四链体和可卡因综合症背后基因相互作用的进一步研究，我们可以了解到有望让我们发现治疗工具的细节，比如可以调节相互作用并对抗疾病引起的过早衰老的设计分子。”

Journal Reference:

Denise Liano, Souroprobho Chowdhury, Marco Di Antonio. Cockayne Syndrome B protein Selectively Resolves and Interact with Intermolecular DNA G-Quadruplex Structures. Journal of the American Chemical Society, 2021; DOI: 10.1021/jacs.1c10745