GQuadruplexStruktur

GQuadruplexStruktur bezeichnet eine nicht-kanonische Struktur der Nukleinsäuren, die durch guaninreiche Sequenzen entsteht. Aus vier Guanine bilden planare G-Tetraden durch Hoogsteen-H-Bindungen; diese Tetraden können sich zu einem stapelbaren G-Quadruplex zusammenschließen. Die Struktur wird durch Kaliumionen (K+) stabilisiert. GQuadruplexStruktur kann sowohl in DNA als auch in RNA auftreten; Topologien und Loop-Konfigurationen hängen von Strangorientierung und Sequenz ab. Typen umfassen parallele, antiparallele und gemischt orientierte Topologien; Länge und Lage der Loops beeinflussen Stabilität und Erkennung.

Vorkommen und Funktion: GQuadruplexStruktur kommen häufig in guaninreichen Regionen vor, insbesondere in Telomeren (TTAGGG-Repeats) und in Promotoren von Genen wie c-MYC, KRAS oder VEGFA. In Telomeren kann die Bildung einer G-QuadruplexStruktur die Telomerase-Aktivität hemmen und so die Telomerlänge beeinflussen. In Promotoren können sie Transkriptionsinitiation modulieren; in RNA beeinflussen sie Translation, Splicing und Stabilität. In vivo sind sie dynamisch und können als Barrieren für Replikation, Transkription oder Translation wirken.

Nachweis und Forschung: Nachweismethoden umfassen CD-Spektroskopie zur Bestimmung der Topologie, NMR- und Röntgenkristallisation; chemische Abdrücke sowie Einzelmolekül-Methoden wie FRET. Therapeutisch werden kleine Moleküle untersucht, die GQuadruplexStruktur gezielt stabilisieren oder destabilisieren, mit dem Ziel, Genexpression oder Telomere zu beeinflussen. Herausforderungen ergeben sich aus struktureller Polymorphie und kontextabhängiger Bildung.