En G-quadruplex (G4) er en firestrenget sekundær struktur som kan adoptere nukleinsyrene ( DNA eller RNA ) som er rike på rester av guanin . Denne strukturen er basert på sammenkobling av baser av typen Hoogsteen som danner et brett med fire rester av guanin (G), også kalt "nibble". Den parallelle og uavbrutte bunken med minst to kvartetter, interkalert av et monovalent kation ( natrium eller kalium ) som stabiliserer strukturen, utgjør G4. Dette involverer en primær DNA-struktur som inneholder fire par Gs som kan ligge på det samme DNA-molekylet (intramolekylær G4) eller på forskjellige DNA-molekyler (intermolekylær G4).
G-kvartetter og G-quadruplexes ble først karakterisert i 1962 av røntgendiffraksjon . De har blitt studert i detalj in vitro , og det har vist seg at de dannes under fysiologiske saltholdighets- og pH-forhold, og at mange proteiner er i stand til å fiksere, stabilisere eller tvert imot rulle ut disse strukturene in vitro. (For gjennomgang).
I tillegg til telomerer har bioinformatikkstudier avdekket en sterk tilstedeværelse av sekvenser som potensielt er i stand til å danne G-quadruplexes i alle genomene som er analysert så langt (mer enn 270 000 hos mennesker). Disse sekvensene er sterkt beriket på bestemte steder, spesielt på nivået av promotorene , og i 5'-UTR-enden av messenger-RNAene, og dette er mer spesifikt knyttet til visse gener av klasser , mens andre mangler dem. Dette antyder en konservert rolle for transkripsjonskontroll , skjøting eller oversettelse for disse sekundære strukturer. I tillegg til denne antatte rollen for å kontrollere genuttrykk, ser G4 ut til å være involvert i mange andre cellulære prosesser, slik som ribosombiogenese og ribosomalt RNA- modning , homolog rekombinasjon , regulering av telomerstruktur , og inhibering eller initiering av replikasjon av ribosomale DNA og telomerer . Involveringen av G4 i disse mekanismene der DNA åpnes aktivt stemmer overens med ideen om at G4 bare kan dannes når DNA (eller RNA ) er i enkelstrenget form .
Flere studier har nylig demonstrert, direkte eller indirekte, eksistensen av G-quadruplex i levende organismer. I ciliater ved direkte visualisering ved bruk av ekstremt fine antistoffer av G-quadruplex dannet av telomerer av Stylonychia lemnae, samt rollen til to telomere proteiner (TEBPα og ß) i dannelsen av denne strukturen som viser en viktig rolle for G-quadruplex i telomer metabolisme. Hos mennesker har eksistensen av G-quadruplexes blitt demonstrert ved bruk av ligander som spesifikt binder telomere G-quadruplexes. I bakterier er dannelsen av G-quadruplex under transkripsjon blitt demonstrert ved elektronmikroskopi i E. coli. Et studieretning av G-quadruplexes ligger også i deres live visualisering i en levende celle, spesielt via spektroskopimetoder .