Сборник содержит материалы научной мультиконференции «Биотех- нология медицине будущего»

Молекулярные основы формирования некомплементарных ассоциатов 
полинуклеотидов
Позмогова Г.Е., Северов В.В., Вахитова М.А., Варижук А.М., Цветков В.Б.
Федеральный научно-клинический центр физико-химической медицины ФМБА, 
Москва, Россия
Геномные перестройки лежат в основе биологических механизмов широкого 
круга заболеваний (онкологических, нейродегенеративных и др.). В последние годы 
сложилась гипотеза о важной роли G/С–богатых фрагментов ДНК в процессах реком-
бинации, транслокации, генерации разрывов ДНК. Особое внимание привлекают сайты 
ДНК, способные формировать пространственно затрудненные и стабильные в физио-
логических условиях неканонические (ncNA) вторичные структуры – G-квадруплексы 
и I-мотивы (G4 и IM). Мы исследовали ncNA-ассоциацию ДНК на уровне олигону-
клеотидных моделей [1-2] и протяженных (~200 bp) природных и модельных ДНК 
дуплексов. Формирование межмолекулярных ncNA может приводить к конъюгации 
хромосом или дистальных фрагментов плазмид/хромосом (синапсис ДНК – первая фаза 
геномных аберраций). В исследовании IM/G4-ассоциатов был использован комплекс 
физико-химических, биоинформатических, генно-инженерных методов, оригинальные 
подходы к молекулярному моделированию динамики ДНК-комплексов, новые синте-
тические производные олигонуклеотидов, АСМ высокого разрешения. В результате 
описаны закономерности формирования и определены структуры супрамолекулярных 
IM, показана возможность их управляемой сборки и модуляции pH-переходов [2-3]. 
Проанализирован структурный полиморфизм различных G4-ассоциатов [1]. Экспери-
ментально продемонстрирована возможность участия G-богатых фрагментов геномов 
человека и бактерий в спонтанном синапсисе ДНК. Сравнение сайтов рекомбинации и 
G4-сайтов шести различных геномов бактерии 
Streptococcus pyogenes
показало не только 
консервативность G4-сайтов, но и высокую степенью сходства их окружения (± 200 bp),
что аргументируют возможность 
in vivo
реализации предложенного механизма 
G4-синапсиса и его участия в рекомбинационных процессах. Полученные данные 
позволяют углубить представления о молекулярных основах полинуклеотидных 
перегруппировок с участием ncNA сайтов. Найденные закономерности важны для 
разработки новых ДНК-лекарств, биосенсеров и диагностикумов. 
1. Varizhuk, A.M., et al. polymorphism of G4 associates: from stacks to wires via interlocks. 
Nucleic Acids Research, 46 (17): 8978-8992. (2018).
2. protopopova, A.D., et al. The structural diversity of C-rich DNA aggregates: unusual 
self-assembly of beetle-like nanostructures. physical Chemistry Chemical physics 20,
3543-3553 (2018).
3. Tsvetkov, V.B., et al. i-Clamp phenoxazine for the fine tuning of DNA i-motif stability. 
Nucleic Acids Research 46, 2751-2764 (2018). 
Работа выполнена при поддержке РНФ (грант № 14-25-00013) и РФФИ (грант № 19-015-00024).

---

Всероссийская мультиконференция с международным участием «Биотехнология – медицине будущего»
29 июня - 2 июля 2019 г., г. Новосибирск, Россия
51