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为探究 G - 四链体（G4）相关蛋白（G4RPs）在癌症中的作用，研究人员识别相关蛋白，发现新蛋白并验证其结合，意义重大。
在生命的微观世界里，基因就像精密的蓝图，掌控着细胞的各种活动。而 DNA 的结构，作为基因的载体，一直是科学界探索的焦点。近年来，一种非经典的 DNA/RNA 二级结构 ——G - 四链体（G4），引起了众多科研人员的关注。G4 由富含鸟嘌呤（Guanine）的序列折叠形成，就像 DNA 链条上的特殊 “结”，它们广泛存在于高等真核生物基因组的各种功能区域，如端粒、癌基因启动子等。这些 “结” 通过与多种蛋白质相互作用，参与了转录、翻译、DNA 复制等重要的生物学过程，尤其是在癌症的发生和发展中扮演着关键角色。
然而，目前对于 G4 与蛋白质之间的相互作用，科学界仍有许多未解之谜。一方面，虽然已经有多种方法用于识别 DNA G4RPs，但这些方法都存在一定的局限性。比如，常用的基于蛋白质组学的方法无法考虑到天然染色质的背景，而基于抗体的方法则依赖于高亲和力、高特异性的抗体，这些抗体并不总是容易获得。另一方面，许多与癌症发展密切相关的基因，其启动子区域的 G4 形成序列虽然具有潜在的生物学重要性，但却没有得到足够的研究。因此，深入研究 G4 与蛋白质的相互作用，识别更多的 G4RPs，对于理解癌症的发病机制，寻找潜在的治疗靶点至关重要。
为了解开这些谜团，来自意大利那不勒斯费德里科二世大学（University of Naples Federico II）等机构的研究人员 Simona Marzano、Gabriella Pinto 等人开展了一项极具意义的研究，该研究成果发表在《Communications Chemistry》上。
研究人员主要运用了蛋白质组学和表面等离子共振（SPR）等关键技术。在蛋白质组学方面，他们通过合成生物素标记的 G4 形成序列，从骨肉瘤癌细胞（U2OS）的核提取物中 “钓取” 与之结合的蛋白质，然后利用质谱分析鉴定这些蛋白质。而 SPR 技术则用于验证所选蛋白质与 G4 形成序列之间的直接相互作用，并测定它们的结合亲和力。
研究结果如下：
- G4 形成序列的生物物理分析：研究人员采用多种光谱技术，包括荧光、圆二色谱（CD）、核磁共振（NMR）和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE），对来自 HIF-1α、PDGF-A、JAZF-1 和 DAP 基因启动子的富含 G 的序列进行分析。结果表明，这些序列在实验条件下都能有效折叠成 G4 结构，且主要形成平行 G4 构象，同时还具有较高的热稳定性。例如，通过硫黄素 T（ThT）和 N - 甲基中卟啉 IX（NMM）荧光试验，发现这些 G4 形成序列能使 ThT 和 NMM 的荧光显著增强，证明了 G4 结构的存在；CD 光谱则进一步证实了其平行 G4 构象。
- DNA G4 相互作用蛋白的分析：利用生物素标记的 G4 形成序列，研究人员从 U2OS 癌细胞核裂解物中成功鉴定出 86 种推定的 G4RPs。这些蛋白质参与了多种核过程，主要包括 mRNA 加工和剪接，且大多是核酸结合蛋白。其中，19 种蛋白与 G4 的结合频率高于与对照序列 GT15 的结合频率，47 种蛋白与两者的结合频率相同，20 种蛋白与 GT15 的结合频率更高。值得注意的是，14 种蛋白能与所有四种研究的 G4 形成序列相互作用，其中 7 种是首次被鉴定为 G4RPs 的新蛋白，如 AHNAK、GAPDH、HNRNP AB、HNRNP DL、HNRNP M、LMNA 和 PPIA。
- 蛋白质与 G4 形成序列相互作用的验证：通过 SPR 分析，研究人员对 5 种新发现的蛋白（AHNAK、GAPDH、HNRNP M、LMNA 和 PPIA）与 G4 形成序列的直接相互作用进行了验证。结果显示，这些蛋白与 G4 形成序列具有高亲和力的相互作用，且这种相互作用不会导致 G4 结构的解旋。例如，AHNAK 和 PPIA 虽之前未被发现与核酸相互作用，但它们与 DNA G4s 具有较强的结合能力，尤其是对 PDGF-A；HNRNP M 的 RRM1 结构域对 PDGF-A 和 HIF-1α 具有较高的亲和力；GAPDH 对 G4s 的平均亲和力最强；LMNA 则与所有研究的 G4 形成序列都有强烈的相互作用，对 HIF-1α 的亲和力最高。
研究结论和讨论部分指出，该研究通过经典的蛋白质组学方法，成功鉴定出多个与癌症相关基因启动子中 G4 形成序列相互作用的蛋白，不仅验证了已知的 G4RPs，还发现了新的 G4 / 蛋白相互作用。这些新发现的 G4RPs 为进一步研究 G4 在基因转录调控中的作用机制提供了重要线索，也为理解癌症相关通路提供了新的视角，有望成为潜在的癌症治疗靶点，为未来癌症治疗药物的研发开辟新的方向。然而，目前对于这些新发现的 G4RPs 在细胞内的具体功能和作用机制，仍需要更多的研究来深入探索。相信随着研究的不断深入，我们对 G4 与蛋白质相互作用的理解将更加全面，为攻克癌症这一难题带来新的希望。
