Single-molecule visualization of DNA G-quadruplex formation in live cells.
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DOI：
10.1038/s41557-020-0506-4
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发表时间：
2020-09
期刊：
影响因子：
21.8
通讯作者：
Balasubramanian S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Di Antonio M;Ponjavic A;Radzevičius A;Ranasinghe RT;Catalano M;Zhang X;Shen J;Needham LM;Lee SF;Klenerman D;Balasubramanian S
现在有大量证据支持DNA G-四链体（G4 s）的形成可以改变基因表达。然而，允许在活细胞中探测G4而不干扰其折叠动力学的方法需要更详细地了解它们的生物学作用。在此，我们报告了一种G4特异性荧光探针（SiR-PyPDS），它能够单分子和实时检测活细胞中的单个G4结构。在使用低浓度SiR-PyPDS（20 nM）的条件下进行G4的活细胞单分子荧光成像，以提供代表活细胞中G4群体的信息性测量，而不会全面干扰G4形成和动力学。单分子荧光成像和活细胞中未折叠G4的时间依赖性化学捕获揭示了G4在折叠和未折叠状态之间波动。我们还表明，G4-形成活细胞中的细胞周期依赖性和破坏的转录和复制的化学抑制。我们的观察结果提供了强有力的证据支持动态G4-形成活细胞。
Substantial evidence now exists to support that formation of DNA G-quadruplexes (G4s) can alter gene-expression. However, approaches that allow to probe G4s in living cells without perturbing their folding dynamics are required to understand their biological roles in greater detail. Herein, we report a G4-specific fluorescent probe (SiR-PyPDS) that enables single-molecule and real-time detection of individual G4 structures in living cells. Live-cell single-molecule fluorescence imaging of G4s was carried out under conditions that use low concentrations of SiR-PyPDS (20 nM) to provide informative measurements representative of the population of G4s in living cells, without globally perturbing G4 formation and dynamics. Single-molecule fluorescence imaging and time-dependent chemical trapping of unfolded G4s in living cells, revealed that G4s fluctuate between folded and unfolded states. We also demonstrated that G4-formation in live cells is cell-cycle dependent and disrupted by chemical inhibition of transcription and replication. Our observations provide robust evidence in support of dynamic G4-formation in living cells.
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