Structural basis of G-quadruplex biochemical specificity

Abstract

Title: Structural basis of G-qudruplex biochemical specificity Author: Ráchel Sgallová Department: Department of Low Temperature Physics Supervisor: Edward Arthur Curtis, Ph.D., Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the Czech Academy of Sciences Abstract: G-quadruplexes are noncanonical nucleic acid structures formed by stacked guanine tetrads. Despite their functional and structural diversity, a sin- gle consensus sequence is typically used to describe sequences with the potential to form G-quadruplex structures. We are interested in developing more specific sequence models for G-quadruplexes. In previous work, we functionally character- ized each sequence in a 496-member library of variants of a monomeric reference G-quadruplex for the ability to bind GTP, promote a model peroxidase reac- tion, generate intrinsic fluorescence, and to form multimers. In this study, we statistically characterized those results by PCA and identified some connections between primary sequence and biochemical function. Furthermore, we used NMR to obtain a broad overview of the structural features of this library. After deter- mining the 1 H NMR spectrum of each of these 496 sequences, spectra were sorted into multiple classes, most of which could be rationalized based on mutational patterns in the primary sequence....

Název práce: Strukturní podstata biochemické specificity G-kvadruplexů Autor: Ráchel Sgallová Katedra: Katedra fyziky nízkých teplot Školitel: Edward Arthur Curtis, Ph.D., Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i. Abstrakt: G-kvadruplexy jsou nekanonické struktury nukleových kyselin tvořené navrstvenými guaninovými tetrádami. Navzdory jejich funkční a strukturní di- verzitě jsou obvykle sekvence s potenciálem tvořit G-kvadruplexovou strukturu popisovány jedinou konsensus sekvencí. Cílem našeho výzkumu je vývoj speci- fičtějších sekvenčních modelů pro G-kvadruplexy. V předchozích pracích jsme funkčně charakterizovali každou sekvenci z knihovny 496 variant monomerického referenčního G-kvadruplexu pro jejich schopnost vázat GTP, katalyzovat mode- lovou peroxidázovou reakci, generovat fluorescenci a formovat multimery. V této práci jsme tyto výsledky statisticky analyzovali pomocí PCA a identifikovali něk- terá spojení mezi primární sekvencí a biochemickou funkcí. Dále jsme použili NMR k získání širokého přehledu o strukturních vlastnostech této knihovny. Po změření 1 H NMR spekter všech 496 sekvencí jsme je roztřídili do tříd, většinu z nichž lze vysvětlit na základě mutačních vzorů v primární sekvenci. Detailnější screen vybraných reprezentativních sekvencí poskytl další informace o spektrál- ních...