A single-molecule platform for investigation of interactions between G-quadruplexes and small-molecule ligands.
A single-molecule platform for investigation of interactions between G-quadruplexes and small-molecule ligands.
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DOI：
10.1038/nchem.1126
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发表时间：
2011-08-28
期刊：
影响因子：
21.8
通讯作者：
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
稳定端粒DNA G-四链形成的配体具有治疗癌症的潜力，因为G-四链结构不能被端粒酶延长，端粒酶是一种在许多癌细胞中过度表达的酶。因此，了解小分子与这些结构结合的动力学、热力学和机械性质是重要的，但经典的系综分析无法同时测量这些性质。在这里，我们使用激光镊子方法来研究这种相互作用。通过力跳跃的方法，我们观察到吡哆他汀能促进端粒G-四链的折叠。吡哆醇他汀结合的G-四链体机械稳定性的提高使解离常数Kd的测定达到490±80 nm。由类Hess过程得到的结合自由能变化给出了一个相同的Kd，对于一个较弱的配体RR110，Kd为42±3μM。我们期望这个单分子平台能够提供对具有生物学意义的连接的生物大分子的力学、动力学和热力学性质的详细了解。
Ligands that stabilize the formation of telomeric DNA G-quadruplexes have potential as cancer treatments, because the G-quadruplex structure cannot be extended by telomerase, an enzyme over-expressed in many cancer cells. Understanding the kinetic, thermodynamic and mechanical properties of small-molecule binding to these structures is therefore important, but classical ensemble assays are unable to measure these simultaneously. Here, we have used a laser tweezers method to investigate such interactions. With a force jump approach, we observe that pyridostatin promotes the folding of telomeric G-quadruplexes. The increased mechanical stability of pyridostatin-bound G-quadruplex permits the determination of a dissociation constant Kd of 490 ± 80 nM. The free-energy change of binding obtained from a Hess-like process provides an identical Kd for pyridostatin and a Kd of 42 ± 3 μM for a weaker ligand RR110. We anticipate that this single-molecule platform can provide detailed insights into the mechanical, kinetic and thermodynamic properties of liganded bio-macromolecules, which have biological relevance.
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