G-四聯體的特性

目前被發現能穩定存在的 G-四聯體的種類有很多，因此本節針對一些已知 結構的 G-四聯體探討其分類的方法。首先，如圖十一的第一列所示，G-四聯體 可因DNA 數量被分類為單體 (monomer)、二聚體 (dimer) 以及四聚體 (tetramer)，

再來，如第二列所示，可依DNA 行進的方向性分為平行 (parallel)、反平行 (anti-parallel) 或混和型 (mixed)，進入 G-四聯體結構的 DNA 方向性皆為由下至上者 稱為平行結構，而依上、下、上、下順序進入G-四聯體結構者稱為反平行結構，

皆非平行、反平行者稱為混合型。在 G-四聯體結構中 G-平面四方結構以外的 DNA 被稱為環 (loop)，如圖十二中 a 圖的環的類型為螺旋形 (propeller)，b 圖為 側面型 (lateral) 而 c 圖為對角型 (diagonal)。環的長短，會影響 G-四聯體的穩定 性以及容易形成G-四聯體的種類。

在一般文獻當中，G-四聯體中鹼基與五碳糖的立體位向通常也會在文獻中標 明，如圖十三，鹼基中的N4 與五碳糖的 C1’鍵結稱為糖苷鍵 (glycosidic bond)，

其鍵角χ 算法為計算 O4-C1’與 N4-C8 的夾角，可依照鍵角將位向分為 syn 與 anti。

通常在文獻中已被解出的 G-四聯體會依顏色區分每個平面上的鹼基，和其本身 骨架上五碳糖的夾角關係。

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在前一節提到陽離子可能進入 G-四聯體中的離子通道中，並穩定其構形，

有些研究也針對相同DNA 序列的而可能產生不同的 G-四聯體構形探討成因。以 圖十四的研究為例，d[AGGG(TTAGGG)3]的序列中，在鈉離子的條件之下會如圖 的最右側形成一種混合型的結構，若將環境加入為鉀離子的條件之下，其 G-四 聯體構形則可能在兩個混合型之間轉換，而研究也指出，此序列在鈉離子的條件 之下加入為鉀離子，G-四聯體構形快速地轉換成含有鉀離子的兩個混合型，也代 表了此二結構的穩定性都較含有鈉離子的單一混合型來得穩定[35]。

圖十一、G-四聯體 DNA 數量、行進方向、形成的序列以及穩定此結構的金屬離 子對照表。摘錄自參考資料[31]。

圖十二、G-四聯體中環的種類。摘錄自參考資料[32]。

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圖十三、鹼基與五碳糖間syn 與 anti 位向關係。摘錄自參考資料[33][34]。

圖十四、環境中含有鈉、鉀離子時d[AGGG(TTAGGG)3] 序列的構形變換。摘錄 自參考資料[35]。

1.3.3 (GGGGCC)n中的 G-四聯體

在1.2 節中，探討重複序列的可能發生的擴張的機制，和序列可能形成二級 結構緊密相關，因此為了探討 (GGGGCC)n在C9orf72 基因中可能擴張的機制，

就必須了解 (GGGGCC)n 可能形成的 DNA 二級結構，Zhou 的團隊研究 d(G4C2)、

d(G4)、d(G4C2)2、d(G4C2)3、d(G4C2)4和d(G4C2)5於鉀離子溶液中作圓二色光 譜 (Circular dichorism) 的測量，圓二色光譜是利用左旋光的和右旋光的吸收度 的不同，為一種常用於測定具有旋光性物質的工具。而 G-四聯體中特徵的吸收 峰如表二所示，若G-四聯體為平行結構，會在 240nm 與 265nm 分別有負與正的

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特徵峰，若為反平行結構，則會在265nm 與 290nm 分別有負與正的特徵峰。而 在此研究中發現除 d(G4C2)4之外，其他序列都容易形成非單體的結構，並且構 形以平行以及混合型為主，但 d(G4C2)4是較明顯的單體之外結構圓二色光譜的 測量結果為反平行結構 (圖十五)，因而利用核磁共振對 d(G4C2)4的G-四聯體進 行研究，如圖十六所示，d(G4C2)4容易形成由四層 G-四方平面結構堆疊而成且 為chair-type 的反平行結構 (圖十六) [36]。

表二、G-四聯體在圓二色光譜測量中的特徵峰。

圖十五、d(G4C2)、d(G4)、d(G4C2)2、d(G4C2)3、d(G4C2)4和d(G4C2)5序列於圓 二色光譜下的測量結果。摘錄自參考資料[36]。

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圖十六、(GGGGCC)4形成的G-四聯體結構。摘錄自參考資料[36]。