G-四链体结构作为减数分裂特异性组蛋白甲基转移酶PRDM9的新型识别基序

组蛋白甲基转移酶PR结构域蛋白9（PRDM9）是人类减数分裂重组的关键决定因子。它沉积激活性组蛋白标记，从而促进减数分裂重组机器的募集。PRDM9通过重复的锌指阵列识别DNA，该阵列结合特定的序列基序，其互补的富G链可形成DNA二级结构，尤其是G-四链体（G4s）。这些结构可能为PRDM9提供额外的结合平台，并有助于形成有利于减数分裂重组的染色质环境。我们通过对预测的和经实验验证的G4进行计算分析，研究了PRDM9结合位点与G4基序之间的关系，发现G4基序是PRDM9结合位点最普遍的特征之一，其中稳定性最高的G4富集最为显著，而这在很大程度上与环长度无关。利用电泳迁移率变动分析，我们进一步考察了PRDM9除其经典的双链DNA靶标外，是否还能结合短的、单链的G4形成寡核苷酸。PRDM9可直接结合折叠的G4结构，且其结合能力随G4稳定性增加而增强。在不同G4基序中，以及通过提高钾离子浓度或加入G4稳定性配体以稳定同一G4后，均观察到这一关系。PRDM9还可结合人类基因组中不存在的一种人工G4形成序列；当通过突变G4基序以避免结构形成时，这种结合即消失。综上，这些结果支持一种模型，即稳定的G4结构通过形成更高且离散的局部染色质可及性来促进PRDM9的募集，从而有助于减数分裂重组的起始。

组蛋白甲基转移酶PR结构域蛋白9（PRDM9）是人类减数分裂重组的关键决定因子。它沉积激活性组蛋白标记，从而促进减数分裂重组机器的募集。PRDM9通过重复的锌指阵列识别DNA，该阵列可结合特定序列基序；这些基序的富G互补链能够形成DNA二级结构，尤其是G-四链体（G4）。这些结构可能为PRDM9提供额外的结合平台，并有助于形成有利于减数分裂重组的染色质环境。我们利用对预测的和经实验验证的G4的计算分析，研究了PRDM9结合位点与G4基序之间的关系，结果发现G4基序是PRDM9结合位点中最常见的特征之一，其中富集程度最高的是高度稳定的G4，而且这种富集在很大程度上不依赖于环长度。通过电泳迁移率变动分析，我们进一步检验了除其经典的双链DNA靶标外，PRDM9是否还能结合短的、可形成G4的单链寡核苷酸。PRDM9能够直接结合已折叠的G4结构，且其结合随G4稳定性的增加而增强。这种关系在不同的G4基序中均可观察到；对于同一G4，通过提高钾离子浓度或加入G4稳定配体使其稳定化后，也同样观察到了这一现象。PRDM9还能够结合一种在人类基因组中不存在的人工设计的可形成G4的序列，而当通过突变该G4基序以避免结构形成时，这种结合被消除。综上，这些结果支持这样一种模型：稳定的G4结构通过创造局部染色质可及性的离散性增加并促进PRDM9的募集，从而有助于减数分裂重组的起始。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.07.31.742039v1?rss=1

🏷️ PRDM9 G-四链体 减数分裂重组 组蛋白甲基转移酶 DNA二级结构