Визуализация G-квадруплексов, i-мотивов и их ассоциатов

Образуемые G- или C-богатыми участками ДНК неканонические структуры, такие, как квадруплексы и i-мотивы, а также их ассоциаты, в последние годы привлекают все возрастающее внимание как из-за накопившихся аргументов в пользу их существования in vivo, так и возможности их потенциального использования в нанобиотехнологии. Важную роль в изучении структуры и свойств неканонических форм ДНК, а также в контроле искусственно создаваемых архитектур на их основе играет визуализация этих структур. В данном обзоре проанализированы методы, используемые для визуализации квадруплексов, i-мотивов и их ассоциатов с высоким пространственным разрешением, такие, как флуоресцентная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) и атомно-силовая микроскопия (АСМ). Представлены основные подходы к подготовке образцов для визуализации такого рода структур. Рассмотрены примеры визуализации неканонических структур ДНК различных морфологий, таких, как G-проволоки, G-петли, а также отдельных квадруплексов, i-мотивов и их ассоциатов. Продемонстрирован потенциал использования АСМ для визуализации неканонических структур ДНК.

The non-canonical structures formed by G- or C-rich DNA regions, such as quadruplexes and i-motifs, as well as their associates, have recently been attracting increasing attention both because of the arguments in favor of their existence in vivo and their potential application in nanobiotechnology. When studying the structure and properties of non-canonical forms of DNA, as well as when controlling the artificially created architectures based on them, visualization plays an important role. This review analyzes the methods used to visualize quadruplexes, i-motifs, and their associates with high spatial resolution: fluorescence microscopy, transmission electron microscopy (TEM), and atomic force microscopy (AFM). The key approaches to preparing specimens for the visualization of this type of structures are presented. Examples of visualization of non-canonical DNA structures having various morphologies, such as G-wires, G-loops, as well as individual quadruplexes, i-motifs and their associates, are considered. The potential for using AFM for visualizing non-canonical DNA structures is demonstrated.