J 2020

Composite 5-methylations of cytosines modulate i-motif stability in a sequence-specific manner: Implications for DNA nanotechnology and epigenetic regulation of plant telomeric DNA

ŠKOLÁKOVÁ, Petra; Zahra BADRI; Silvie TRANTÍRKOVÁ; Jan RYNEŠ; Jiří ŠPONER et al.

Základní údaje

Originální název

Composite 5-methylations of cytosines modulate i-motif stability in a sequence-specific manner: Implications for DNA nanotechnology and epigenetic regulation of plant telomeric DNA

Vydání

BBA - General Subjects, Elsevier B.V. 2020, 0304-4165

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10610 Biophysics

Stát vydavatele

Nizozemské království

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Impakt faktor

Impact factor: 3.770

Označené pro přenos do RIV

Ano

Kód RIV

RIV/00216224:14740/20:00115829

Organizační jednotka

Středoevropský technologický institut

EID Scopus

Klíčová slova anglicky

i-motif;DNA;Epigenetic modification;DNA nanotechnology;Plant telomeric DNA;Cytosine methylation

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 14. 10. 2024 12:59, Ing. Marie Švancarová

Anotace

V originále

Background: The i-motif is a tetrameric DNA structure based on the formation of hemiprotonated cytosinecytosine (C+.C) base pairs. i-motifs are widely used in nanotechnology. In biological systems, i-motifs are involved in gene regulation and in control of genome integrity. In vivo, the i-motif forming sequences are subjects of epigenetic modifications, particularly 5-cytosine methylation. In plants, natively occurring methylation patterns lead to a complex network of C+.C, 5mC+.C and 5mC+.5mC base-pairs in the i-motif stem. The impact of complex methylation patterns (CMPs) on i-motif formation propensity is currently unknown. Methods: We employed CD and UV-absorption spectroscopies, native PAGE, thermal denaturation and quantumchemical calculations to analyse the effects of native, native-like, and non-native CMPs in the i-motif stem on the i-motif stability and pKa. Results: CMPs have strong influence on i-motif stability and pKa and influence these parameters in sequencespecific manner. In contrast to a general belief, i) CMPs do not invariably stabilize the i-motif, and ii) when the CMPs do stabilize the i-motif, the extent of the stabilization depends (in a complex manner) on the number and pattern of symmetric 5mC+.5mC or asymmetric 5mC+.C base pairs in the i-motif stem. Conclusions: CMPs can be effectively used to fine-tune i-motif properties. Our data support the notion of epigenetic modifications as a plausible control mechanism of i-motif formation in vivo. General Significance: Our results have implications in epigenetic regulation of telomeric DNA in plants and highlight the potential and limitations of engineered patterning of cytosine methylations on the i-motif scaffold in nanotechnological applications.

Návaznosti

LQ1601, projekt VaV
Název: CEITEC 2020 (Akronym: CEITEC2020)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, CEITEC 2020
NV19-08-00450, projekt VaV
Název: Atomárně rozlišená NMR spektroskopie in vivo jako nástroj pro biologické testování terapeuticky významných cílů v genomové ne-kanonické DNA a jejich interakcí s léčivy ve fenotypově diverzifikovaných nádorových buňkách.
Investor: Ministerstvo zdravotnictví ČR, Atomically resolved in vivo NMR spectroscopy as a novel tool for biological testing of therapeutically important genomic non-canonical DNA targets and their interactions with drugs in phenotypically diversified cancer cells.
90127, velká výzkumná infrastruktura
Název: CIISB II

Přiložené soubory

BBAGEN20_1864_129651.pdf
Požádat o autorskou verzi souboru