Структурные особенности аптамеров
Характерной особенностью аптамеров является способность к формированию выраженной вторичной структуры. Во многих случаях было показано, что наиболее важными для специфического взаимодействия аптамеров с мишенями являются неспаренные участки олигонуклеотида, а участки со стабильной вторичной структурой необходимы для подержания правильного взаиморасположения элементов узнавания ( Patel et al., 1997 ; Ringquist et al., 1995 ). Это подтверждается тем, что многие участки аптамеров в свободном виде неструктурированы (например, петли в шпильках) и приобретают стабильную конформацию только после связывания с мишенью ( Convery et al., 1998 ; Hermann and Patel, 2000 ; Patel et al., 1997 ).
Обычно в основе аптамера лежит один-два структурных мотива. Наиболее часто в аптамерах встречаются следующие структурные элементы ( Рис. 6.1 ).
-Шпильки различной структуры. Это один из самых распространенных мотивов вторичной структуры, встречающихся как в РНК, так и в ДНК- аптамерах.
- Псевдоузлы. Структура псевдоузла образуется в результате комплементарных взаимодействий последовательности, ограничивающей шпильку справа или слева, с последовательностью петлевого участка шпильки. Псевдоузлы наиболее характерны для РНК-аптамеров, но встречаются также и в последовательностях ДНК ( Ringquist et al., 1995 ; Schneider et al., 1995 ; Tuerk et al., 1992 ).
- Четырехнитевые структуры (квадруплексы). Поперечное сечение квадруплекса, как правило, образовано четверкой гуаниновых нуклеотидов ( G-квартетом ). Каждое гуаниновое основание в G-квартете образует водородные связи с двумя соседними основаниями. Обычно в составе квадруплекса присутствуют 2-3 расположенных подряд G-квартета. Подобные структуры обладают очень высокой стабильностью по сравнению с более простыми структурными мотивами. Дополнительная стабилизация квадруплекса происходит в присутствии ионов K+, которые координируются между плоскостями двух соседних G-квартетов ( Jing et al., 1997 ). G-квартетные структуры оказались наиболее характерны для ДНК-аптамеров, хотя в некоторых случаях они были найдены и в РНК-лигандах (Bock et al., 1992 ; Kulbachinskiy et al., 2004 ; Shi et al., 1997 ; Tasset et al., 1997 ; Weiss et al., 1997 ; Wen and Gray, 2002 ). Предполагается, что во всех случаях структурный мотив G-квартета служит архитектурной основой аптамера, а в узнавании белка участвуют нуклеотиды в вариабельных петлях, расположенных между тяжами квадруплекса.
