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Structure of the human telomere in K+ solution: a stable basket-type G-quadruplex with only two G-tetrad layers

Authors :
Lim, Kah Wai
Amrane, Samir
Bouaziz, Serge
Xu, Weixin
Mu, Yuguang
Patel, Dinshaw
Luu, Kim Ngoc
Phan, Anh Tuan
Phan, Anh Tuân
School of Physical and Mathematical Sciences
Nanyang Technological University [Singapour]
Régulations Naturelles et Artificielles (ARNA)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Bordeaux Ségalen [Bordeaux 2]
Unité de Pharmacologie Chimique et Génétique (UPCG - UMR_S 640/UMR 8151)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement (IFR71)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Department of Atmospheric Science [Fort Collins]
Colorado State University [Fort Collins] (CSU)
School of Biological sciences
Modélisation, Intelligence, Processus et Système (MIPS)
Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieur Sud Alsace-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-IUT de Colmar-IUT de Mulhouse
Bouaziz, Serge
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut des sciences du Médicament -Toxicologie - Chimie - Environnement (IFR71)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Descartes - Paris 5 (UPD5)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))
Source :
Journal of the American Chemical Society, Journal of the American Chemical Society, American Chemical Society, 2009, 131 (12), pp.4301-4309. ⟨10.1021/ja807503g⟩, Journal of the American Chemical Society, 2009, 131 (12), pp.4301-4309. ⟨10.1021/ja807503g⟩
Publication Year :
2009

Abstract

International audience; Previously, it has been reported that human telomeric DNA sequences could adopt in different experimental conditions four different intramolecular G-quadruplexes each involving three G-tetrad layers, namely, Na(+) solution antiparallel-stranded basket form, K(+) crystal parallel-stranded propeller form, K(+) solution (3 + 1) Form 1, and K(+) solution (3 + 1) Form 2. Here we present a new intramolecular G-quadruplex adopted by a four-repeat human telomeric sequence in K(+) solution (Form 3). This structure is a basket-type G-quadruplex with only two G-tetrad layers: loops are successively edgewise, diagonal, and edgewise; glycosidic conformations of guanines are syn x syn x anti x anti around each tetrad. Each strand of the core has both a parallel and an antiparallel adjacent strands; there are one narrow, one wide, and two medium grooves. Despite the presence of only two G-tetrads in the core, this structure is more stable than the three-G-tetrad intramolecular G-quadruplexes previously observed for human telomeric sequences in K(+) solution. Detailed structural elucidation of Form 3 revealed extensive base pairing and stacking in the loops capping both ends of the G-tetrad core, which might explain the high stability of the structure. This novel structure highlights the conformational heterogeneity of human telomeric DNA. It establishes a new folding principle for G-quadruplexes and suggests new loop sequences and structures for targeting in human telomeric DNA.

Details

ISSN :
15205126 and 00027863
Volume :
131
Issue :
12
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of the American Chemical Society
Accession number :
edsair.doi.dedup.....8a7060bb7d5e3b74810393129ec148e6
Full Text :
https://doi.org/10.1021/ja807503g⟩