Secondary structures of the G-rich strand of human telomere DNA fragments G3(TTAG3)n, n = 1-16, have been studied by means of circular dichroism spectroscopy and PAGE, in solutions of physiological potassium cation concentrations. It has been found that folding of these fragments into tetraplexes as well as tetraplex thermostabilities and enthalpy values depend on the number of TTAG3 repeats. The suggested topologies include, e.g. antiparallel and parallel bimolecular tetraplexes, an intramolecular antiparallel tetraplex, a tetraplex consisting of three parallel chains and one antiparallel chain, a poorly stable parallel intramolecular tetraplex, and both parallel and antiparallel tetramolecular tetraplexes. G3(TTAG3)3 folds into a single, stable and very compact intramolecular antiparallel tetraplex. With an increasing repeat number, the fragment tetraplexes surprisingly are ever less thermostable and their migration and enthalpy decrease indicate increasing irregularities or domain splitting in their arrangements. Reduced stability and different topology of lengthy telomeric tails could contribute to the stepwise telomere shortening process.

• MeSH
• cirkulární dichroismus MeSH
• DNA chemie   MeSH
• elektroforéza v polyakrylamidovém gelu MeSH
• financování vládou MeSH
• guanin chemie   MeSH
• konformace nukleové kyseliny MeSH
• lidé MeSH
• repetitivní sekvence nukleových kyselin MeSH
• telomery chemie   MeSH
• termodynamika MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH

We have used CD spectroscopy, polyacrylamide gel electrophoresis, and UV absorption spectroscopy to study conformational properties of DNA fragments containing (CCA)n and (TGG)n repeats, which are the most length-polymorphic microsatellite sequences of the human genome. The (CCA)n fragments are random single strands at neutral and alkaline pH but they fold into intramolecular intercalated cytosine tetraplexes at mildly acid pH values. More acid values stabilize intermolecular tetraplex formation. The behavior of (TGG)n repeats is more complex. They form hairpins or antiparallel homoduplexes in low salt solutions which, however, are transformed into parallel-stranded guanine tetraplexes at physiological KCl concentrations. Their molecularity depends on the repeat number: (TGG)4 associates into an octameric complex, (TGG)8 forms tetramolecular complexes. (TGG)n with odd repeat numbers (5, 7, and 9) generate bimolecular and tetramolecular tetraplexes. The only (TGG)7 folds into an intramolecular tetraplex at low KCl concentrations, which is antiparallel-stranded. Moreover, the (TGG)(n) fragments provide various mutually slipped conformers whose population increases with salt concentration and with the increasing repeat number. However, the self-structures of both strands disappear in the presence of the complementary strand because both (TGG)n and (CCA)n prefer to associate into the classical heteroduplex. We suppose that the extreme conformational variability of the DNA strands stands behind the length polymorphism which the (CCA)n/(TGG)n repeats exhibit in the human genome.

• MeSH
• chlorid draselný farmakologie   MeSH
• cirkulární dichroismus MeSH
• cytosin chemie   MeSH
• denaturace nukleových kyselin MeSH
• DNA chemie   MeSH
• EDTA chemie   MeSH
• elektroforéza v polyakrylamidovém gelu MeSH
• financování organizované MeSH
• genom lidský MeSH
• koncentrace vodíkových iontů MeSH
• konformace nukleové kyseliny MeSH
• konformace proteinů MeSH
• lidé MeSH
• mikrosatelitní repetice MeSH
• oligonukleotidy MeSH
• polymorfismus genetický MeSH
• soli farmakologie   MeSH
• spektrofotometrie MeSH
• teplota MeSH
• trinukleotidové repetice MeSH
• ultrafialové záření MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH

We propose to test a hypothesis following from our preliminary results that the common PCR in vitro simulates the pathological microsatellite expansions in the human genome. We will use PCr and human genome bioinformatics for purpose. Perform PCR in vitro of about 1000 DNA fragments 10-60 nucleotides in lenght occuring pathologically expanding human genome regions. Generalize the results into rules precting propensity to the expansion to the nucleotide sequence. Carry out a bioinformatic analysis of thehuman genome. Find whether the microsatellite frequency of occurrence and lenght correlates with the expansion during PCR in vitro. Generalize the results of the project into rules assigning propensity to expansion to the fragments in the human genome.Analyze selected DNA fragments by biophysical methods to understand the mechanism of expansion.

Na základě našich předběžných výsledků navrhujeme testovat hypotézu, že patologické prodlužování mikrosatelitů v lidském genomu lze simulovat běžnou PCR in vitro. Tuto hypotézu nudeme testovat kombinací PCR a bioinformatiky. Provedeme PCR asi 1000 fragmentů DNA délky 10-60 nukleotidů, které se nacházejí v patologicky se prodlužujících oblastech lidského genomu a výsledky zobecníme do pravidel přiřazujícíh libovolné posloupnosti nukleotidů náchylnost k prodlužování. Provedeme bioinformatickou analýzui nukleotidových posloupností lidského genomu. Zjistíme, zda frekvence výskytu a délka mikrosatelitů v lidském genomu koreluje s jejich prodlužováním při PCR in vitro. Získané výsledky zobecníme do pravidel přiřazujících náchylnost k prodlužování fragmentůmv lidském genomu. Pro pochopení mechanismu prodlužování podrobíme vybrané fragmenty DNA biofyzikální analýze.

• MeSH
• biofyzika metody   MeSH
• expanze trinukleotidových repetic genetika   MeSH
• genom lidský MeSH
• polymerázová řetězová reakce MeSH
• výpočetní biologie MeSH

• Konspekt
• Biochemie. Molekulární biologie. Biofyzika
• NLK Obory
• genetika, lékařská genetika
• biologie
• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu IGA MZ ČR