Etude de G-Quadruplexes par Spectrométrie de Masse : chemins de Repliement et Modes de Liaison de Ligands

Abstract

Un G-quadruplex (G4) est une structure non-canonique d’acides nucléiques formée par des séquences riches en guanines. Certains G4s sont polymorphiques, une même séquence peut former desG4s de différentes topologies. Les G4s sont proposés comme régulateurs de processus biologiques car ils sont trouvés dans des régions génomiques clés telles que dans des promoteurs de gènes et au niveau des télomères. Stabiliser ces G4s par rapport à la forme duplexe est une stratégie proposée pour combattre le cancer. Pour ce faire, des ligands spécifiques et affins sont utilisés. Le design de ces ligands implique habituellement de larges plans aromatiques, optimisés pour se lier par des interactions π-π sur les Gquartets extérieurs. Cependant, si ce type d’interaction était le seul mode de liaison, tous les ligands auraient des affinités similaires pour tous les G4s.Afin de caractériser les structures ciblées et de quelle manière les ligands vont interagir avec celles-ci, nous avons utilisé la spectrométrie de masse de type native (MS). D’abord, nous avons développé une méthode de préparation d’échantillons en conditions KCl pour former les G4s dans des conditions biologiquement pertinentes. Ensuite, nous avons caractérisé les équilibres de liaison du K+ aux G4s et caractérisé leur mécanisme de repliement. Ce mécanisme implique la présence d’une impasse constituée de G4s antiparallèles à 1- et 2-K+ qui sont formés rapidement. Enfin, nos études de liaison de ligands ont montré que certains des ligands les plus affins pouvaient influencer la structure des G4s comme observé par le nombre d’ions potassium liés. Les ligands Phen-DC3, 360A et PDS sont capables de déplacer les équilibres vers la forme à 1-K+ antiparallèle. La structure antiparallèle à 2-K+ est favorisée par la liaison coopérative de deux ligands Cu-ttpy. Ces résultats démontrent l’importance de la caractérisation des stoechiométries de complexes ternaires (G4:ligand:K+), obtenue par la spectrométrie de masse native.