G-квадруплексы в дизайне аптамеров и супрамолекулярных ДНК-структур тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.03, доктор наук Варижук Анна Михайловна

• Варижук Анна Михайловна
• доктор наук
• 2018

Оглавление диссертации доктор наук Варижук Анна Михайловна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. G4 в геномном контексте (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Общая характеристика G4 структур и методов их исследования

1.2. G4 в геноме: условия формирования и особенности локализации

1.3. Проблемы формализации и программные инструменты поиска G4

2. G-квадруплексы в дизайне аптамеров и супрамолекулярных ДНК-структур (ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ)

2.1. Неканонические "в квадрате" ДНК-структуры (ImGQ)

2.1.1. Примеры ImGQ и оценка их термической стабильности при физиологических условиях

2.1.2. Динамика ImGQ ядра

2.1.3. Взаимодействие ImGQ c низкомолекулярными лигандами

2.1.4. Взаимодействие ImGQ c белками

2.2. Инструмент поиска ImGQ-мотивов в геномах (ImGQfinder)

2.2.1. Возможности ImGQfinder

2.2.2. Анализ распределения ImGQ-мотивов в геноме человека

2.3. Новые противовирусные аптамеры на основе геномного G4

2.3.1. Дизайн на основе G4 скаффолда как альтернатива de novo селекции аптамеров

2.3.2. Выбор скаффолдов для аптамеров к белкам ВИЧ-1 и их модификация

2.3.3. Проверка противовирусной активности и цитотоксичности аптамеров

2.3.4. Проверка гипотезы взаимодействия аптамеров с поверхностными гликопротеинами ВИЧ

2.4. Химическая модификация известного С4 аптамера

2.4.1. Обзор модификаций, предложенных для оптимизации тромбин -связывающего аптамера ТВА15

2.4.2. Синтетический базис для оптимизации ТВА (на примере триазольной межнуклеотидной модификации)

2.4.3. Оценка влияния модификации на аффинность аптамера к мишени,

термическую стабильность, устойчивость к нуклеазному гидролизу и активность

2.4.4. Сравнительный анализ эффектов различных химических модификаций ТВА

и введения дополнительных структурных модулей

2.5. Ассоциаты природных и модифицированных G4

2.5.1. 04 мотивы Алу-повторов: общая характеристика

2.5.2. Самоассоциация Алу-04

2.5.3. 04 микросателлитов и их модифицированные аналоги: общая характеристика

2.5.4. Влияние петель 04 и внешних условий на выход супрамолекулярных структур

2.5.5. ДНК-конструкции на основе интеркалированных параллельных дуплексов (ьмотивов)

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1. Синтез, очистка и М8-анализ олигонуклеотидов

3.2. Синтез фосфорамидита динуклеозидного аналога для триазольной модификации ОДН

3.2.1. Реагенты, растворители; ЯМР и ES-MS-анализ нуклеозидных аналогов

3.2.2. 3'-0-трет-Бутилдифенилсилил-5'-дезокси-5'-метилентимидин (2)

3.2.3. 3' - О-трет-Бутилдифенилсилил-5' - дезокси-5' -(гидроксиметил)тимидин (3)

3.2.4. 3'-0-трет-Бутилдифенилсилил-5'-дезокси-5'-формилтимидин (4)

3.2.5. 3' --О-трет-Бутилдифенилсилил-5' -дезокси-5' -(2,2-дибромоэтинил)тимидин (5)

3.2.6. 3'-0-трет-Бутилдифенилсилил-5'-дезокси-5'-этинилтимидин (6)

3.2.7. 4- [3' -О-трет-Бутилдифенилсилил-5' -дезокситимиди-5-ил]-1 - [3' - дезокси-5' -О-(4,4'-диметокситритил)тимидин-3-ил]-1Я-1,2,3-триазол (7)

3.2.8. 1-[3'-Дезокси-5'-О-(4,4'-диметокситритил)тимидин-3-ил]-4-[5'-дезокситимиди-5-ил] -1Я-1,2,3-триазол (8)

3.2.8. 4-{3' - [(2-цианоэтокси)диизопропиламинофосфанилокси] --5' -дезокситимидин- 5' -ил } -1- [3' - дезокси-5' - О-(4,4' - диметокситритил)тимидин-3-ил] -Ш-1,2,3-триазол (9)

3.3. Установление вторичной структуры олигонуклеотидов

3.3.1. Приготовление образцов

3.3.2. Абсорбционная спектроскопия и спектроскопия КД

3.3.3. Флуориметрия

3.3.4. ЯМР-спектроскопия

3.3.5. Атомно-силовая микроскопия

3.3.6. Гель-фильтрационная хроматография

3.3.7. Молекулярное моделирование

3.4. Исследование G4-белковых взаимодействий

3.4.1. Торможение в геле

3.4.2. Анализ поляризации флуоресценции

3.4.3. Микротермофоретический анализ

3.4.4. PCSW-анализ

3.4.5. Скрининг с использованием белковых чипов

3.5. Оценка активности, цитотоксичности и скорости ферментативной деградации С4 аптамеров

3.5.1. Ингибиторная активность аптамеров к тромбину (тест на тромбиновое время)

3.5.2. Ингибиторная активность аптамеров к ВИЧ-1 (эксперименты по трансдукции клеток псевдовирусом)

3.5.3. Цитотоксичность аптамеров (МТТ-тест и FACS-анализ)

3.5.4. Нуклеазный гидролиз

3.6. Биоинформатический анализ

3.6.1. Представленность и локализация ImGQ мотивов в геноме человека

3.6.2. Функциональный анализ генов, обогащенных ImGQ мотивами в приграничных участках интронов

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

5. ВЫВОДЫ

6. ЛИТЕРАТУРА

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АСМ - атомно-силовая микроскопия АЗТ - 3'-азидо-3'-дезокситимидин АТФ - аденозинтрифосфат БД - база данных

БСА - бычий сывороточный альбумин

ВИЧ - вирус иммунодефицита человека

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

НК - нуклеиновая кислота,

КД - круговой дихроизм

ОДН - олигодезоксирибонуклеотид

РНК - рибонуклеиновая кислота

РСА - рентгеноструктурный анализ

ТГФ - тетрагидрофуран

ТСХ - тонкослойная хроматография

ЯМР - ядерный магнитный резонанс

Bu - бутил

9BBN - 9-борабицикло[3.3.1]нонан

BHQ - гаситель флуоресценции (black hole quencher)

DOSY - диффузионно-упорядоченная ЯМР-спектроскопия

DMS - диметилсульфат

DMTr - 4,4 '-диметокситритил

EtBr - бромистый этидий

FACS - возбуждённая флуоресценция сортированных клеток FAM - 6-флуоресцеининил-6-карбоксамидогексил G4 - G-квадруплекс

G4PAS - подбор аптамеров на основе промоторных G4(promoter-derived aptamer selection)

GP - гауссовский процесс

GQ - классический (перфектный) квадруплекс

HR ESI MS - масс-спектрометрия высокого разрешения с ионизаций распылением в электрическом поле

IM - i-мотив (мотив интеркалированных параллельных дуплексов) ImGQ - имперфектный квадруплекс

MALDI-TOF MS - матричная лазерная десорбционная ионизационная времяпролетная масс-спектрометрии

MTT-тест — колориметрический тест для оценки метаболической активности клеток

NI - нитроиндол

NMM - N-метилмезопорфирин IX

PBS - фосфатно-солевой буфер (phosphate buffer saline)

PCSW - распространение оптической волны вдоль одномерного фотонного кристалла

PDS - пиридостатин Ph - фенил

PQS - потенциальный квадруплексный сайт (putative quadruplex site)

SELEX - систематическая эволюция лигандов при экспоненциальном обогащении

ТВА - тромбин-связывающий аптамер

TDS - дифференциальный спектр абсорбции (thermal difference spectrum)

TBDPS - трет-бутилдифенилсилил TSS - сайт старта транскрипции TТS - сайт терминации транскрипции

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «G-квадруплексы в дизайне аптамеров и супрамолекулярных ДНК-структур»

ВВЕДЕНИЕ

О-квадруплексы ^4), четырехтяжевые структуры нуклеиновых кислот (НК), обсуждаются в научной литературе с 80-х годов XX века. Предпосылками к интенсивному развитию направления на рубеже веков стало обнаружение множества G4-образующих фрагментов в геноме человека, прежде всего в теломерных участках и промоторах онкогенов. В настоящее время такие фрагменты рассматриваются как мишени таргетной противоопухолевой терапии [1]. К 2010 году в свете накопившихся свидетельств участия G4 в контроле транскрипции, репликации и рекомбинации наметилась тенденция к учету конформационного полиморфизма ДНК как важнейшего элемента геномной регуляции: вторичная структура вышла на первый план. Методологические прорывы последних лет (получение специфичных антител для визуализации G4 клетке и разработка технологии G4-секвенирования) способствовали расширению представления о репертуаре G4 и их биологической функции [2]. Помимо О4 генома человека на данный момент активно изучаются квадруплексные структуры из геномов вирусных и бактериальных возбудителей социально значимых заболеваний. Основные усилия исследователей направлены на прояснение роли неканонических форм НК в поддержании вирулентности патогенов, антигенной вариабельности микроорганизмов, их уклонения от распознавания иммунной системой хозяина; а также на оценке возможности использования G4-стабилизирующих лигандов в качестве противовирусных средств - по аналогии с G4-стабилизирующими противоопухолевыми агентами

[3].

Развитие соответствующих биоинформатических инструментов анализа геномных текстов носит догоняющий характер: классические алгоритмы поиска и предсказания G4 не вполне учитывают их многообразие. Для решения ряда фундаментальных и прикладных задач, включая прогнозирование специфического или неспецифического действия адресованных к G4

терапевтических агентов, необходимы адекватные программные инструменты нового поколения.

В настоящей работе проведен комплексный анализ свойств описанных недавно "имперфектных" квадруплексов (ImGQ), содержащих вакансии/мисматчи в G-квартетах или выпетливания между квартетами, а также их сравнение с классическими, т.е. "перфектными" квадруплексами (GQ). Впервые исследовано распределение ImGQ-мотивов в геноме человека; проанализированы термодинамическая стабильность ImGQ и взаимодействие с лигандами. Показано, что имперфектные структуры следует рассматривать в качестве вероятных регуляторных элементов и мишеней терапевтических агентов наряду с классическими квадруплексами (GQ). Разработана программа поиска ImGQ-мотивов в геномных последовательностях.

В работе также продемонстрирована перспективность альтернативного (по отношению к SELEX) подхода к получению аптамеров, а именно конструирования на базе известных G4 структур и их оптимизации путем химической модификации. Технология отбора аптамеров SELEX (систематическая эволюция лигандов при экспоненциальном обогащении) была изначально предложена для РНК-фрагментов, но вскоре адаптирована для ДНК [4], в том же году был получен первый G4 аптамер [5]. На сегодняшний день можно констатировать доминирование G4 в пуле ДНК-аптамеров и иных функциональных вторичных структур однитевых ДНК, таких как ДНКзимы. Хотя изначальная трактовка термина "аптамер" подразумевает отбор из рандомизированных библиотек НК-фрагментов, в более широком смысле термин применим для обозначения любых олигонуклеотидов и их аналогов, обладающих высоким специфическим сродством к мишени, и не подразумевает ограничения по способам получения. Уместно говорить о рациональном дизайне G4 аптамеров, поскольку установление закономерностей квадруплексного фолдинга и взаимосвязи топология-активность позволяют в ряде случаев отказаться от полной рандомизации библиотек. Примеры на данный момент единичны, но

сравнительные преимущества дизайна и селекции обсуждаются в литературе [6], и оценка возможности конструирования аптамеров на базе известных структур как альтернативы трудоемкой процедуре SELEX представляет большой интерес. Проблема рационального дизайна аптамеров и их оптимизации с помощью введения неприродных фрагментов рассмотрена в работе на примере аптамеров к тромбину и гликопротеинам ВИЧ.

В последние годы G4 аптамеры достаточно широко используются в биосенсорных разработках, при этом квадруплексная структура выступает в роли "передатчика сигнала". Детекция аналита (мишень аптамера) может осуществляться по изменению параметров флуоресценции специфичного к G4 лиганда, активности G4 ДНКзима или электронной проводимости системы при индуцированном аналитом фолдинге, либо при перестройке квадруплексной структуры [7]. Сходные подходы применяются в ДНК-нанотехнологии, примером могут служить функционализированные G4-олигонуклеотидами нанопоры, чувствительные к квадруплекс-стабилизирующим /дестабилизирующим факторам. Еще одним перспективным направлением развития нанотехнологии является получение проводящих конструкций на основе квадруплексных ДНК-структур. Потенциал G4 в этом смысле существенно превосходит таковой для иммобилизованных на твердой поверхности немодифицированных фрагментов дцДНК и позволяет говорить о возможности внедрения G4-конструкций в микроэлектронику, в перспективе - о переходе к наноэлектронике [8]. Реализация подобных долгосрочных проектов требует получения протяженных G4-нитей проволок) - в идеале, за счет управляемой самосборки относительно коротких фрагментов. Особый интерес представляют чувствительные к внешним условиям конформационно-полиморфные G4, способные к программируемой реорганизации. Прогресс в исследовании О-проволок, сходных супрамолекулярных G4-структур (включая стопки "сцепленных" мономеров) и переходов между ними в большой степени базируется на исследованиях геномных G4-микросателлитов. На данный момент детерминанты формирования

супрамолекулярных G4 изучены недостаточно полно. Прояснение влияния внешних факторов и последовательности ДНК-фрагмента на выход мономерных G4, их ассоциатов и G-проволок - актуальная задача в рамках общей проблемы контроля сборки ДНК наноструктур. Решению этой задачи посвящена заключительная часть представленной работы. Закономерности самоассоциации G4 рассмотрены на примере модельных структур и G4-образующих фрагментов Алу-повторов. Часть отработанных на G4 подходов перенесена на другой тип четырехтяжевых неканонических структур ДНК - интеркалированные параллельные дуплексы из олиго-С (IM), продемонстрированы сборка супрамолекулярных структур с IM ядром и стабилизация IM за счет химической модификации.

Цель работы состояла в оптимизации алгоритма поиска геномных G4-мотивов с учетом возможности дефектов квадруплексных структур и отработке подходов к модификации G4 в рамках создания базиса для дизайна и пост-SELEX оптимизации аптамеров, а также для контролируемой сборки ДНК-наноструктур.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

1) Расширение представлений о "репертуаре" G4 структур, стабильных при физиологических условиях;

2) Разработка инструмента поиска G4-мотивов в геномах, учитывающего новые типы структур;

3) Проверка возможности конструирования аптамеров на основе репрезентативных геномных G4 заданной топологии как альтернативы de-novo селекции (на примере аптамеров к ВИЧ-1);

4) Работка новых типов химической модификации G4 для повышения их термической стабильности, устойчивости к биодеградации и аффинности к мишеням;

5) Сравнение эффектов различных модификаций G4 и общая оценка перспективности пост-SELEX оптимизации аптамеров методом химической модификации (на примере аптамера к тромбину);

6) Оценка перспективности использования репрезентативных геномных G4 и их модифицированных аналогов, а также мотивов интеркалированных параллельных дуплексов (1М) для получения супрамолекулярных наноконструкций.

1. G4 в геномном контексте (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

В обзоре рассмотрены современные тренды в исследованиях G4-CTpyKTyp, акцент сделан на методологической составляющей. Особое внимание уделено полученным не так давно противоречивым данным о представленности, локализации и условиях ин-виво фолдинга G4 в геномной ДНК, ставшим предметом широкой научной дискуссии. Проведен сравнительный анализ доступных на сегодняшний день инструментов предсказания геномных G4; в русскоязычной литературе это тема прежде не освещалась, в иностранной литературе последний пример сопоставления различных алгоритмов поиска G4-мотивов датируется 2014 годом, с тех пор появилось несколько принципиально новых подходов к анализу геномных текстов. Как показано в настоящем обзоре, новые подходы базируются на уточненном представлении о репертуаре G4 и позволяют решить наметившуюся проблему формализации понятия '^4-мотив"

Прикладные аспекты, в частности, перспективы использования G4 в дизайне аптамеров и биосенсорных разработках освещены в недавних публикациях российских и зарубежных исследователей [9-11], основные достижения обобщены в серии обзорных публикаций [12-14] и в настоящем обзоре не обсуждаются.

Значимые работы последних лет по супрамолекулярным неканоническим структурам, химической модификации G4, противовирусным G4-аптамерам и др. рассмотрены во вступительных частях соответствующих подразделов Обсуждения результатов. Общая характеристика G4 аптамеров приведена в опубликованном обзоре по материалам данной работы (Varizhuk et al., Mini Reviews in Medicinal Chemistry 2016).

1.1. Общая характеристика С4 структур и методов их исследования

О-квадруплексы (О4) - ДНК или РНК структуры, ядро которых образовано стопками гуаниновых квартетов. Каждый квартет стабилизирован Хугстиновскими водородными связями. Дополнительную стабилизацию обеспечивают ионы металлов (калия, натрия, магния) между квартетами, формирующие координационные связи с Об атомами гуаниновых остатков. Топологическое разнообразие О4 [15] обусловлено:

- различными вариантами взаимной ориентации цепей в случае межмолекулярных О4 или О-богатых фрагментов одной цепи (далее - О-блоки) в случае внутримолекулярных О4;

- расположением петель (петли - участки цепи, соединяющие О-блоки);

- направлением закрутки ядра;

- син- или анти- конформациями гуанозиновых остатков.

Ориентация цепей и конформации гуанозинов определяют полярность квартетов (полярность можно понимать как направление Хугстиновских водородных связей). Для антипараллельных О4 характерны противоположное направление соседних цепей / фрагментов цепи, чередование син- и анти-О вдоль цепи, противоположные полярности соседних квартетов, латеральные или диагональные петли (Рисунок 1А). В параллельных О4 все цепи сонаправлены, все гуанозиновые остатки, как правило, в анти-конформации, квартеты имеют одинаковую полярность, петли - пропеллерного типа (Рисунок 1Б). Структуры смешанной топологии называют гибридными О4.

Фрагмент ДНК, являющийся мотивом О4, может принимать различные конформации в зависимости от условий: присутствия ионов металлов [16], физико-химических или физических факторов (молекулярный краудинг [17], давление [18-19]) и др. Полиморфизм и динамика квадруплексных структур подробно рассмотрены в отечественной и зарубежной литературе, в основном на примере теломерных О4 [20-21]. Возможно сосуществование различных форм О4

в растворе: мономеры и агрегаты, конформационные изомеры - G4 различной топологии, "энантиомеры" (классические правозакрученные B-G4 и левозакрученные Z-G4 (Рисунок №) [22]. Примеры структур последнего типа на начало 2018 года единичны, В ^ Ъ переходы в энантиомерной смеси G4 впервые описаны в 2016 году [23]).

Для установления общего типа топологии ДНК/РНК структур широко используется спектроскопия кругового дихроизма (КД). Применительно к G4 данный метод долгое время рассматривался как эмпирический или полуэмперический. Фундаментальное обоснование и первые успешные попытки предсказания спектров на основании квантово-химических расчетов для полноатомных ЯМР/РСА моделей G4 были описаны в 2008 году [24].

Как любые хирально ориентированные относительно друг друга хромофоры, стекингованные гуаниновые остатки в G4 характеризуются экситонным КД. Для каждого электронного перехода (см. Рисунок 1 - диполи, соответствующие абсорбции при 279 и 250 нм) наблюдаются положительная и отрицательная полосы КД; эллиптичность в промежуточной точке (максимум в абсорбционном спектре) близка к нулевой. В общем случае амплитуда КД определяются скалярным произведением векторов электрического и магнитного дипольных моментов перехода, а знак - их взаимной ориентацией. Магнитная составляющая каждого перехода незначительна, и общая магнитная составляющая проявляется лишь в условиях экситонного взаимодействия. В правой части Рисунка 1 показано относительное расположение электрических дипольных моментов при различных вариантах гуанинового стекинга, а также направления суммарного электрического и магнитного моментов, определяющие характерные КД-сигнатуры параллельного и антипараллельного G4.

В работах 2010-2013 годов с учетом теоретических основ были разобраны ошибки эмпирического подхода к интерпретации КД [25]; подход, основанный на анализе вкладов стекингованных син-/анти- гуаниновых остатков и, соответственно, квартетов одинаковой и противоположной полярности, был

валидирован с использованием модифицированных G4 с сайтами обращенной полярности (3'-3', 5'-5') в олигонуклеотидных цепях [26]; была показана применимость спектроскопии КД для исследования конформационного полиморфизма и перестроек G4 [27]. Расширение базы данных моделей G4 на основе данных ЯМР и РСА высокого разрешения для G4 с известными КД-характеристиками, а также совершенствование технологий молекулярного моделирования и квантово-механических / молекулярно-механических расчетов создали предпосылки для быстрого прогресса в области симуляции КД в 20162017 гг; открыли возможности соотнесения КД-сигнатур и структурной информации даже в случае сложных полиморфных G4 [28]. Предлагаются первые алгоритмы деконволюции спектров КД для установления вкладов различных элементов вторичной структуры [29]. В случае белков аналогичная задача была поставлена и в целом решена [30] существенно раньше ввиду неоспоримой практической значимости. Биологическая роль и перспективы практического применения неканонических структур ДНК (нкДНК) на сегодняшний день также очевидны, что отражает возросший интерес исследователей к методическим разработкам для установления нкДНК топологий.

Среди оптических методов, применяемых для подтверждения G4 фолдинга, но не позволяющих дискриминировать конкретные топологии G4, следует упомянуть дифференциальную абсорбционную спектроскопию (TDS, thermal difference spectra [31]). TDS представляет собой разность спектров, полученных при двух температурах (как правило, 90°С и 20°С) и является экспресс-вариантом качественной оценки температурной зависимости УФ-поглощения в диапазоне длин волн. Полноценный анализ температурной зависимости абсорбции или КД, т.е. регистрация профилей термической диссоциации (кривые плавления) при фиксированной длине волны позволяет охарактеризовать количественно термодинамическую стабильность G4 [32]. Основной параметр - температура плавления (Тпл) - определяется, исходя из модели двух состояний; также могут

быть рассчитаны свободная энергия Гиббса, энтальпийный и энтропийный вклады.

Рис. 1. Типы 04 топологий. А - правоспиральный антрипараллельный; Б - правоспиральный параллельный; В - левоспиральный параллельный 04. Левая панель: стекингованные тетрады (вид сверху); средняя панель: схематическое представление 04 ядра, характерные типы петель и общий вид КД-спектров; правая панель: взаимная ориентация моментов электронных переходов в стекингованных гуаниновых остатках (красные стрелки соответствуют абсорбции при 279 нм, черные - 250 нм).

Характерным для G4 является гипохромный эффект (уменьшение оптической плотности при денатурации) при 295 нм; ему соответствует отрицательный экстремум в дифференциальных спектрах (TDS). Более полную информацию о термодинамике G4-фолдинга, включая возможные переходные состояния, дает температурная зависимость абсорбции или КД в диапазоне длин волн ("BD-плавление") [33].

Оптические методы, как правило, применяются для анализа коротких ДНК-фрагментов (в составе протяженной дцДНК КД- и TDS-сигнатуры G4 закрыты сигнатурой дуплекса) исключительно in vitro. До недавнего времени то же касалось ЯМР-спектроскопии G4. (В простейшем варианте 1Н-ЯМР-верификация G4 фолдинга сводится к анализу иминовых протонов: задействованные в образовании Хугстиновских водородных связей Н1 ганиновых остатков медленно обмениваются с растворителем и дают характерные сигналы около 10-12 м.д. [34]). В последние годы набирает популярность ЯМР-спектроскопия в живой клетке. Данная вариация метода была впервые описана в 2001 году [35]; адаптирована для нуклеиновых кислот в 2009 [36], и в 2013 году использована в исследовании влияния физиологических условий и микроокружения (молекулярный краудинг, гидратация) на структуру экзогенных G4 [37], доставляемых в клетку путем микроинъекции. Позднее с помощью данного метода изучали взаимодействие G4 с лигандами [38] и димеризацию / мультимеризацию (стекинг квадруплексных мономеров) [39]. Было показано в частности, что спектральные характеристики (и, следовательно, преобладающая конформация) полиморфных G4 внутри клетки совпадают с таковыми в растворе, содержащем ионы калия (не натрия). Этот результат подтверждает адекватность экспресс-характеризации G4 в стандартных буферных растворах с солями калия; при прогнозировании in vivo фолдинга G4 в первом приближении действительно можно полагаться на результаты анализа in vitro.

К традиционными методам in vitro выявления G4 в дуплексном окружении можно отнести DMS-футпринтинг и метод "торможения" полимеразы (polymerase

stop assay) [40]. Они применяются и в настоящее время, но в неавтоматизированном варианте достаточно трудоемки. Современные экспресс-методы основаны на использовании G4-специфичных низкомолекулярных флуоресцентных сенсоров / "лайт-ап" проб [41]. В число наиболее востребованных сенсоров, позволяющих дискриминировать G4 и дцДНК, входят тиофлавин T (ThT) [42] и N-метилмезопорфирин IX (NMM) [43]). Помимо флуоресцентных предложены люминесцентные пробы (например, на основе иридия (III) [44]). Недостатком популярных флуоресценцентных сенсоров является большой разброс интенсивностей сигнала в зависимости от геометрии G4. Непредсказуемость отклика может быть связана с многообразием паттернов комлексообразования: стекинг лиганда (сенсора) с внешним квартетом G4; интеркаляция между гетероциклическими основаниями; бороздочное связывание; взаимодействие с петлями [45]. В случае лигандов на основе планарных ароматических структур (например, порфириновых производных, таких как NMM) наиболее вероятным паттерном связывания является стекинг с внешним G-квартетом, что объясняет избирательность к параллельным структурам (латеральные или диагональные петли антипараллельных G4 частично экранируют доступ к внешнему квартету).

Вышеуказанные особенности доступных сенсоров обусловили некоторый "перекос" в сторону параллельных квадруплексных структур при рассмотрении G4 в дуплексном окружении. В литературе последних лет высказывается мнение [46-47], что в дцДНК реализуются исключительно параллельные квадруплексы. Авторы пришли к такому заключению, полагаясь на данные, полученные с использованием NMM. Вывод представляется несколько спорным, т.к. ранее на примере теломерного квадруплекса была показана способность NMM инициировать конформационные переходы в G4 [43], т.е. возможен эффект "наведенных" параллельных структур. По той же причине надежность NMM в качестве репортера параллельной топологии [48] в целом вызывает сомнения.

Среди "знаковых" лигандов, продемонстрировавших селективность к G4 в составе дцДНК, стоит также отметить пиридостатин (PDS). Данное соединение не является флуорофором, но обладает высоким специфическим сродством к G4; его использовали при разработке "платформы" для выделения G4 из фрагментированной клеточной ДНК / РНК [49]. PDS индуцирует образование двухцепочечных разрывов ДНК in vivo - предположительно, за счет торможения полимеразы на G4-PDS комплексах при транскрипции и репликации [50]. Использование маркеров активации системы ответа на двухцепочечные разрывы, возникающие при PDS-опосредованной стабилизации G4, позволило детектировать и картировать G4 в составе геномной ДНК [51]. Аналогично, торможение обратной транскриптазы на комплексах G4-PDS позволило детектировать и картировать G4-РНК в клеточных транскриптах [52].

В плане детекции и визуализации G4 in vivo очевидной альтернативой низкомолекулярным лигандам являются G4-специфичные антитела. Первыми были получены антитела к теломерным G4 инфузории Stylonychia [53]. На данный момент известно в общей сложности около дюжины G4-специфичных антител и флуорогенных проб для in vivo исследований, их сравнительные преимущества и ограничения рассмотрены в обзоре 2017 года [2].

Вышеупомянутая вероятность эффекта "наведенных G4" является распространенным аргументом против применения антител и лигандов для визуализации G4. В этом смысле более надежными представляются методы предыдущего поколения (2010-2012 гг), не подразумевающие прямого воздействия на ДНК: мишенями являются эндогенные белки, селективно распознающие квадруплексы по данным независимых (в том числе in vitro) экспериментов [54]. Иммунопреципитация хроматина с использованием антител к таким белкам и последующим секвенированием ДНК-фрагментов (ChIP-seq) или их анализом с помощью ДНК-чипов (ChIP-Chip) позволяет опосредованно выявить геномные G4. Примерами подобных работ являются исследования геномов дрожжей Saccharomyces cerevisiae (работа по определению сайтов

связывания Pifl - хеликазы, ответственной в норме за расплетение G4 на стадии репликации [55]) и генома человека (работы по исследованию G4-распознающего белка ATRX [56]).

В 2015 году группой Ш. Баласубрамониана был разработан метод высокопроизводительного профилирования G4 ДНК (G4-seq) - комбинация технологии секвенирования Illumina и метода торможения полимеразы с использованием клеточной ДНК в качестве матрицы в условиях, благоприятствующих (ионы калия, специфические низкомолекулярные лиганды -PDS и др.) или препятствующих (ионы лития) G4 фолдингу [57]. В аналогичном методе профилирования G4 РНК rG4-seq (сочетание секвенирования с методом торможения обратной транскриптазы) в качестве матрицы используется полиаденилированная клеточная РНК [52]. Существенным итогом исследований с применением G4/rG4-seq [52, 57-58] стало обнаружение в геноме и транскриптоме большого числа неканонических G4 структур: двухквартетных (ранее считались в основном термодинамически не стабильными), "имперфектных" (т.е. содержащих мисматчи/вакансии в G-квартетах или выпетливания между ними) [59-61], а также квадруплексов с петлями, длина которых превышает консенсусный максимум в 7 нуклеотидных остатков [62].

Стоит отметить, что результатам r-G4-seq отчасти противоречат опубликованные практически параллельно результаты транскриптомного анализа методом DMS-seq [63] (работа американских исследователей). Метод DMS-seq представляет собой сочетание модификации РНК непосредственно в клетке за счет обработки диметилсульфатом (реагент, метилирующий в частности остатки гуанина, не экранированные за счет образования вторичных структур, таких как G4) с высокопроизводительным секвенированием. Хотя геномы и транскриптомы эукариот, в отличие от геномов и транскриптомов прокариот, богаты G4 мотивами, доля сложенных G4 структур в эукариотической РНК по данным DMS-seq крайне мала. Авторы исследования делают следующие выводы: 1) низкое содержание G4 мотивов в геномах прокариот, вероятно, поддерживается

эволюционными механизмами (фолдинг G4 мотивов, образовавшихся в результате случайных мутаций, препятствовал бы транскрипции, следовательно, такие мутации не выгодны); 2) широкая представленность G4 мотивов в геномах эукариот, по видимому, эволюционно оправдана, а за расплетение G4 РНК у эукариот отвечают белковые факторы. Наиболее очевидные кандидаты на роль таких факторов - РНК-геликазы (большинство имеет модуль DEAH), в частности АТФ-зависимая геликаза DHX36 (ее способность раскручивать G4 показана in vitro). Американская группа повторила эксперименты на клетках, мутантных по DHX36, и показала, что данная геликаза не играет заметной роли в контроле фолдинга G-богатой РНК. Более того, процессы разрешения G4-структур РНК in vivo преимущественно АТФ-независимы. Таким образом, вопрос внутриклеточного фолдинга G-богатой кодирующей РНК эукариот остается открытым. Эта проблема, а также предполагаемая роль G4 в некодирующей РНК эукариот подробно разобраны в обзоре 2017 года [64].

1.2. G4 в геноме: условия формирования и особенности локализации

Результаты исследования 04 в геномной ДНК, получаемые различными методами, в основном не противоречат друг другу и результатам биоинформатического анализа [65-66], однако остаются в большой степени фрагментарными. В геноме человека G4-мотивы и подтвержденные сложенные структуры локализованы, прежде всего, в теломерных повторах, промоторных областях (в особенности онкогенов) и микросателлитах. Описание "общей картины" осложняется ее вариативностью, динамикой: формирование 04 зависит от стадий клеточного цикла [67], напрямую связано с транскрицией и репликацией, а также эпигенетическими параметрами. Первые результаты подробного анализа 04 в контексте хроматина были опубликованы в 2016 году. Методом CHIP-seq с G4-специфичными антителами BG4 [68] была установлена

Список литературы диссертационного исследования доктор наук Варижук Анна Михайловна, 2018 год

6. ЛИТЕРАТУРА

[1] Cimino-Reale G., Zaffaroni N., Folini M. Emerging role of G-quadruplex DNA as target in anticancer therapy // Curr. Pharm. Design. - 2016. - V. 22. - P. 66126624.

[2] Kwok C.K., Merrick C.J. G-Quadruplexes: Prediction, characterization, and biological application // Trends Biotechnol. - 2017. - V. 35. - P. 997-1013.

[3] Harris L.M., Merrick C.J., G-quadruplexes in pathogens: a common route to virulence control? // PLoS Pathog. - 2015. - V. 11. - e1004562.

[4] Ellington A.D., Szostak J.W. Selection in vitro of single-stranded DNA molecules that fold into specific ligand-binding structures // Nature. - 1992. - V. 355. -P. 850-852.

[5] Bock L.C., Griffin L.C., Latham J.A., Vermaas E.H., Toole J.J. Selection of single-stranded DNA molecules that bind and inhibit human thrombin // Nature. - 1992. - V. 355. - P. 564-566.

[6] Ahmad K.M., Xiao Y., Soh H.T. Selection is more intelligent than design: improving the affinity of a bivalent ligand through directed evolution // Nucleic Acids Res. - 2012. - V. 40. - P. 11777-11783.

[7] Tucker W.O., Shum K.T., Tanner J.A. G-quadruplex DNA aptamers and their ligands: structure, function and application // Curr. Pharm. Des. - 2012. - V. 18. - P. 2014-2026.

[8] Livshits G.I., Stern A., Rotem D., Borovok N., Eidelshtein G., Migliore A., Penzo E., Wind S.J., Di Felice R., Skourtis S.S., Cuevas J.C., Gurevich L., Kotlyar A.B., Porath D. Long-range charge transport in single G-quadruplex DNA molecules // Nat. Nanotechnol. - 2014. - V. 9. - P. 1040-1046.

[9] Ogloblina A.M., Khristich A.N., Karpechenko N.Y., Semina S.E., Belitsky G.A., Dolinnaya N.G., Yakubovskaya M.G. Multi-targeted effects of G4-aptamers and

their antiproliferative activity against cancer cells // Biochimie. - 2018. - V. 145. - P. 163-173.

[10] Zavyalova E., Ustinov N., Golovin A., Pavlova G., Kopylov A. G-Quadruplex aptamers to human thrombin versus other direct thrombin inhibitors: the focus on mechanism of action and drug efficiency as anticoagulants // Curr. Med. Chem. - 2016. - V. 23. - P. 2230-2244.

[11] Ma D.L., Wang W.H., Mao Z.F., Kang T.S., Han Q.B., Chan P.W.H., Leung C.H. Utilization of G-quadruplex-forming aptamers for the construction of luminescence sensing platforms // Chempluschem. - 2017. - V. 2. - P. 8-17.

[12] Tucker W.O., Shum K.T., Tanner J.A., G-quadruplex DNA aptamers and their ligands: structure, function and application // Curr. Pharm. Design. - 2012. - V. 18. - P. 2014-2026.

[13] Gonzalez V.M., Martin M.E., Fernandez G., Garcia-Sacristan A. Use of aptamers as diagnostics tools and antiviral agents for human viruses // Pharmaceuticals. - 2016. - V. 9. - P. 78.

[14] Ruttkay-Nedecky B., Kudr J., Nejdl L., Maskova D., Kizek R., Adam V. G-Quadruplexes as sensing probes // Molecules. -2013. - V. 18. - P. 14760-14779.

[15] Burge S., Parkinson G.N., Hazel P., Todd A.K., Neidle S. Quadruplex DNA: sequence, topology and structure // Nucleic Acids Res. - 2006. - V. 34 - 5402-5415.

[16] Bhattacharyya D., Mirihana Arachchilage G., Basu S. Metal cations in G-quadruplex folding and stability // Front. Chem. - 2016. - V. 4. - P. 38.

[17] Verdian Doghaei A., Housaindokht M.R., Bozorgmehr M.R. Molecular crowding effects on conformation and stability of G-quadruplex DNA structure: insights from molecular dynamics simulation // J. Theor. Biol. - 2015. - V. 364. - P. 103-112.

[18] Takahashi S., Sugimoto N. Effect of pressure on thermal stability of G-quadruplex DNA and double-stranded DNA structures // Molecules. - 2013. - V. 18. -P. 13297-13319.

[19] Takahashi S., Sugimoto N. Pressure-dependent formation of i-motif and G-quadruplex DNA structures // Physical chemistry chemical physics: Phys. Chem. Chem. Phys. - 2015. - V. 17. - P. 31004-31010.

[20] Kragh S.L., Preus S., Gudnason D., Mergny J.L., Birkedal V. Structural dynamics and polymorphism of telomeric G-quadruplex DNA structures // Biophys. J. -2014. - V. 106. - P. 65a.

[21] Долинная Н.Г., Оглоблина А.М., Якубовская М.Г. Структура, свойства и биологическое значение G-квадруплексов ДНК и РНК. Взгляд через 50 лет после их открытия // Успехи биологической химии. - 2016. - V. 56. - P. 53-154.

[22] Chung W.J., Heddi B., Schmitt E., Lim K.W., Mechulam Y., Phan A.T. Structure of a left-handed DNA G-quadruplex // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2015. - V. 112. - P. 2729-2733.

[23] Fu B., Huang J., Chen Y., Wang Y., Xue T., Xu G., Wang S., Zhou X. Right-handed and left-handed G-quadruplexes have the same DNA sequence: distinct conformations induced by an organic small molecule and potassium // Chem. Commun. - 2016. - V. 52. - P. 10052-10055.

[24] Gray D.M., Wen J.D., Gray C.W., Repges R., Repges C., Raabe G., Fleischhauer J. Measured and calculated CD spectra of G-quartets stacked with the same or opposite polarities // Chirality. - 2008. - V. 20. - P. 431-440.

[25] Masiero S., Trotta R., Pieraccini S., De Tito S., Perone R., Randazzo A., Spada G.P. A non-empirical chromophoric interpretation of CD spectra of DNA G-quadruplex structures // Org. Biomol. Chem. - 2010. - V. 8. - P. 2683-2692.

[26] Randazzo A., Spada G.P., da Silva M.W. Circular dichroism of quadruplex structures // Top. Curr. Chem. - 2013 - V. 330. - P. 67-86.

[27] Vorlickova M., Kejnovska I., Sagi J., Renciuk D., Bednarova K., Motlova J., Kypr J. Circular dichroism and guanine quadruplexes // Methods. - 2012. - V. 57. - P. 64-75.

[28] Gattuso H., Spinello A., Terenzi A., Assfeld X., Barone G., Monari A. Circular Dichroism of DNA G-Quadruplexes: Combining Modeling and Spectroscopy To Unravel Complex Structures // J. Phys. Chem. B. - 2016. - V. 120. - P. 3113-3121.

[29] Del Villar-Guerra R., Trent J.O., Chaires J.B. G-quadruplex secondary structure from circular dichroism spectroscopy // Angewandte Chemie Int. Ed. - 2017. doi: 10.1002/anie.201709184

[30] Greenfield N.J. Using circular dichroism spectra to estimate protein secondary structure // Nature protocols. - 2006. - V. 1. - P. 2876-2890.

[31] Mergny J.L., Li J., Lacroix L., Amrane S., Chaires J.B. Thermal difference spectra: a specific signature for nucleic acid structures // Nucleic Acids Res. - 2005. -V. 33. - e138.

[32] Mergny J.L., Lacroix L. UV Melting of G-Quadruplexes // Curr. Protoc. Nucleic Acid Chem. - 2009. - Chapter 17. - Unit 17.11.

[33] Gray R.D., Chaires J.B. Analysis of multidimensional G-quadruplex melting curves // Curr. Protoc. Nucleic Acid Chem. - 2011. - Chapter 17. - Unit17.14.

[34] Adrian M., Heddi B., Phan A.T. NMR spectroscopy of G-quadruplexes // Methods. - 2012. - V. 57. - P. 11-24.

[35] Serber Z., Dotsch V. In-cell NMR spectroscopy // Biochemistry. - 2001. -V. 40. - P. 14317-14323.

[36] Hansel R., Foldynova-Trantirkova S., Lohr F., Buck J., Bongartz E., Bamberg E., Schwalbe H., Dotsch V., Trantirek L. Evaluation of parameters critical for observing nucleic acids inside living Xenopus laevis oocytes by in-cell NMR spectroscopy // J. Am. Chem. Soc. - 2009. - V. 131 - P. 15761-15768.

[37] Hansel R., Foldynova-Trantirkova S., Dotsch V., Trantirek L. Investigation of quadruplex structure under physiological conditions using in-cell NMR // Topics in current chemistry. - 2013. - V. 330. - P. 47-65.

[38] Salgado G.F., Cazenave C., Kerkour A., Mergny J.-L. G-quadruplex DNA and ligand interaction in living cells using NMR spectroscopy // Chem. Sci. - 2015. -V. 6. - P. 3314-3320.

[39] Bao H.-L., Ishizuka T., Sakamoto T., Fujimoto K., Uechi T., Kenmochi N., Xu Y. Characterization of human telomere RNA G-quadruplex structures in vitro and in living cells using 19F NMR spectroscopy // Nucleic Acids Res. - 2017. - V. 45. - P. 5501-5511.

[40] Weitzmann M.N., Woodford K.J., Usdin K. The development and use of a DNA polymerase arrest assay for the evaluation of parameters affecting intrastrand tetraplex formation // J. Biol. Chem. - 1996. - V. 271. - P. 20958-20964.

[41] Bhasikuttan A.C., Mohanty J. Targeting G-quadruplex structures with extrinsic fluorogenic dyes: promising fluorescence sensors // Chem. Commun. - 2015. -V. 51. - P. 7581-7597.

[42] Renaud de la Faverie A., Guedin A., Bedrat A., Yatsunyk L.A., Mergny J.L. Thioflavin T as a fluorescence light-up probe for G4 formation // Nucleic Acids Res. -2014. - V. 42. - e65.

[43] Nicoludis J.M., Barrett S.P., Mergny J.L., Yatsunyk L.A. Interaction of human telomeric DNA with N-methyl mesoporphyrin IX // Nucleic Acids Res. - 2012. - V. 40. - P. 5432-5447.

[44] Lu L., Zhong H.J., He B., Leung C.H., Ma D.L. Development of a luminescent G-quadruplex-selective iridium(III) complex for the label-free detection of adenosine // Sci. Rep. - 2016. - V. 6. - 19368.

[45] Luo D., Mu Y. All-atomic simulations on human telomeric G-quadruplex DNA binding with thioflavin T // J. Phys. Chem. B. - 2015. - V. 119. - P. 4955-4967.

[46] Kim M., Kreig A., Lee C.Y., Rube H.T., Calvert J., Song J.S., Myong S. Quantitative analysis and prediction of G-quadruplex forming sequences in double-stranded DNA // Nucleic Acids Res. - 2016. - V. 44. - P. 4807-4817.

[47] Kreig A., Calvert J., Sanoica J., Cullum E., Tipanna R., Myong S. G-quadruplex formation in double strand DNA probed by NMM and CV fluorescence // Nucleic Acids Res. - 2015. - V. 43. - P. 7961-7970.

[48] Sabharwal N.C., Savikhin V., Turek-Herman J.R., Nicoludis J.M., Szalai V.A., Yatsunyk L.A. N-methylmesoporphyrin IX fluorescence as a reporter of strand orientation in guanine quadruplexes // FEBS J. - 2014. - V. 281. - P. 1726-1737.

[49] Muller S., Kumari S., Rodriguez R., Balasubramanian S. Small-molecule-mediated G-quadruplex isolation from human cells // Nat. Chem. - 2010. - V. 2. - P. 1095-1098.

[50] Rodriguez R., Muller S., Yeoman J.A., Trentesaux C., Riou J.F., Balasubramanian S. A novel small molecule that alters shelterin integrity and triggers a DNA-damage response at telomeres // J. Am. Chem. Soc. - 2008. - V. 130 - P. 1575815759.

[51] Rodriguez R., Miller K.M., Forment J.V., Bradshaw C.R., Nikan M., Britton S., Oelschlaegel T., Xhemalce B., Balasubramanian S., Jackson S.P. Small-molecule-induced DNA damage identifies alternative DNA structures in human genes // Nat. Chem. Biol. - 2012. - V. 8. - P. 301-310.

[52] Kwok C.K., Balasubramanian S. Targeted Detection of G-Quadruplexes in Cellular RNAs // Angew. Chem. Int. Ed. Engl. - 2015. - V. 54. - P. 6751-6754.

[53] Schaffitzel C., Postberg J., Paeschke K., Lipps H.J. Probing telomeric G-quadruplex DNA structures in cells with in vitro generated single-chain antibody fragments // Methods Mol. Biol. - 2010. - V. 608. - P. 159-181.

[54] Di Antonio M., Rodriguez R., Balasubramanian S. Experimental approaches to identify cellular G-quadruplex structures and functions // Methods. - 2012. - V. 57. -P. 84-92.

[55] Paeschke K., Capra J.A., Zakian V.A. DNA replication through G-quadruplex motifs is promoted by the Saccharomyces cerevisiae Pifl DNA helicase // Cell. - 2011. - V. 145. - P. 678-691.

[56] Law M.J., Lower K.M., Voon H.P., Hughes J.R., Garrick D., Viprakasit V., Mitson M., Gobbi M. De, Marra M., Morris A., Abbott A., Wilder S.P., Taylor S., Santos G.M., Cross J., Ayyub H., Jones S., Ragoussis J., Rhodes D., Dunham I., Higgs D.R., Gibbons R.J. ATR-X syndrome protein targets tandem repeats and influences allele-specific expression in a size-dependent manner // Cell. - 2011. - V. 143 - P. 367-378.

[57] Chambers V.S., Marsico G., Boutell J.M., Antonio M. Di, Smith G.P., Balasubramanian S. High-throughput sequencing of DNA G-quadruplex structures in the human genome // Nat. Biotechnol. - 2015. - V. 33. - P. 877-881.

[58] Kwok C.K., Marsico G., Sahakyan A.B., Chambers V.S., Balasubramanian S. rG4-seq reveals widespread formation of G-quadruplex structures in the human transcriptome // Nature methods. - 2016. - V. 13. - P. 841-844.

[59] Mukundan V.T., Phan A.T. Bulges in G-quadruplexes: broadening the definition of G-quadruplex-forming sequences // J. Am. Chem. Soc. - 2013. - V. 135. -P. 5017-5028.

[60] Li X.M., Zheng K.W., Zhang J.Y., Liu H.H., He Y.D., Yuan B.F., Hao Y.H., Tan Z. Guanine-vacancy-bearing G-quadruplexes responsive to guanine derivatives // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2015. - V. 112. - P. 14581-14586.

[61] Heddi B., Martin-Pintado N., Serimbetov Z., Kari T.M., Phan A.T. G-quadruplexes with (4n - 1) guanines in the G-tetrad core: formation of a G-triad.water complex and implication for small-molecule binding // Nucleic Acids Res. - 2016. - V. 44. - P. 910-916.

[62] Guedin A., Gros J., Alberti P., Mergny J.L. How long is too long? Effects of loop size on G-quadruplex stability // Nucleic Acids Res. - 2010. - V. 38. - P. 78587868.

[63] Guo J.U., Bartel D.P. RNA G-quadruplexes are globally unfolded in eukaryotic cells and depleted in bacteria // Science. - 2016. - V. 353. - P. 353.

[64] Fay M.M., Lyons S.M., Ivanov P. RNA G-Quadruplexes in Biology: Principles and Molecular Mechanisms // J. Mol. Biol. - 2017. - V. 429. - P. 21272147.

[65] Maizels N., Gray L.T. The G4 genome // PLoS Genet. - 2013. - V. 9. -e1003468.

[66] Bedrat A., Lacroix L., Mergny J.L. Re-evaluation of G-quadruplex propensity with G4Hunter // Nucleic Acids Res. - 2016. - V. 44. - P. 1746-1759.

[67] Biffi G., Tannahill D., McCafferty J., Balasubramanian S. Quantitative visualization of DNA G-quadruplex structures in human cells // Nat. Chem. - 2013. -V. 5. - P. 182-186.

[68] Hansel-Hertsch R., Beraldi D., Lensing S.V., Marsico G., Zyner K., Parry A., Di Antonio M., Pike J., Kimura H., Narita M., Tannahill D., Balasubramanian S. G-quadruplex structures mark human regulatory chromatin // Nat. Genet. - 2016. - V. 48. - P. 1267-1272.

[69] Hoffmann R.F., Moshkin Y.M., Mouton S., Grzeschik N.A., Kalicharan R.D., Kuipers J., Wolters A.H.G., Nishida K., Romashchenko A.V., Postberg J., Lipps H., Berezikov E., Sibon O.C.M., Giepmans B.N.G., Lansdorp P.M. Guanine quadruplex structures localize to heterochromatin // Nucleic Acids Res. - 2016. - V. 44. - P. 152163.

[70] Kazemier H.G., Paeschke K., Lansdorp P.M. Guanine quadruplex monoclonal antibody 1H6 cross-reacts with restrained thymidine-rich single stranded DNA // Nucleic Acids Res. - 2017. - V. 45. - P. 5913-5919.

[71] Brazda V., Haronikova L., Liao J.C.C., Fojta M. DNA and RNA quadruplex-binding proteins // International journal of molecular sciences. - 2014. - V. 15. - P. 17493-17517.

[72] Rhodes D., Lipps H.J. G-quadruplexes and their regulatory roles in biology // Nucleic Acids Res. - 2015. - V. 43. - P. 8627-8637.

[73] Mendoza O., Bourdoncle A., Boule J.-B., Brosh R.M., Jr., Mergny J.-L. G-quadruplexes and helicases // Nucleic Acids Res. - 2016. - V. 44. - P. 1989-2006.

[74] Sauer M., Paeschke K. G-quadruplex unwinding helicases and their function // Biochemical Society transactions. - 2017. - V. 45. - P. 1173-1182.

[75] Yadav P., Harcy V., Argueso J.L., Dominska M., Jinks-Robertson S., Kim N. Topoisomerase I plays a critical role in suppressing genome instability at a highly transcribed G-quadruplex-forming sequence // PLoS genetics. - 2014. - V. 10. -e1004839.

[76] Schiavone D., Guilbaud G., Murat P., Papadopoulou C., Sarkies P., Prioleau M.-N., Balasubramanian S., Sale J.E. Determinants of G quadruplex-induced epigenetic instability in REV1-deficient cells // EMBO journal. - 2014. - V. 33. - P. 2507-2520.

[77] Cea V., Cipolla L., Sabbioneda S. Replication of Structured DNA and its implication in epigenetic stability // Frontiers in genetics. - 2015. - V. - P. 209.

[78] Зыбайлов Б.Л., Sherpa M.D., Глазко Г.В., Raney K.D., Глазко В.И. G4-квадруплексы и геномная нестабильность // Молекулярная биология. - 2013. - Т. 47. - P. 224-231.

[79] Duquette M.L., Handa P., Vincent J.A., Taylor A.F., Maizels N. Intracellular transcription of G-rich DNAs induces formation of G-loops, novel structures containing G4 DNA // Genes Dev. - 2004. - V. 18. - P. 1618-1629.

[80] Boque-Sastre R., Soler M., Guil S. Detection and characterization of R loop structures // Methods Mol. Biol. - 2017. - 1543: 231-242.

[81] Skourti-Stathaki K., Proudfoot N.J. A double-edged sword: R loops as threats to genome integrity and powerful regulators of gene expression // Gene Dev. -2014. - V. 28. - P. 1384-1396.

[82] Belotserkovskii B.P., Soo Shin J.H., Hanawalt P.C. Strong transcription blockage mediated by R-loop formation within a G-rich homopurine-homopyrimidine sequence localized in the vicinity of the promoter // Nucleic acids research. - 2017. - V. 45. - P. 6589-6599.

[83] Zheng K.W., He Y.D., Liu H.H., Li X.M., Hao Y.H., Tan Z. Superhelicity constrains a localized and R-loop-dependent formation of G-quadruplexes at the upstream region of transcription // ACS Chem. Biol. - 2017. - V. 12. - P. 2609-2618.

[84] Sekibo D.A.T., Fox K.R. The effects of DNA supercoiling on G-quadruplex formation // Nucleic Acids Res. - 2017. - V. 45. - P. 12069-12079.

[85] Vallur A.C., Maizels N. Activities of human exonuclease 1 that promote cleavage of transcribed immunoglobulin switch regions // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2008.

- V. 105. - P. 16508-16512.

[86] Lin W., Sampathi S., Dai H., Liu C., Zhou M., Hu J., Huang Q., Campbell J., Shin-Ya K., Zheng L., Chai W., Shen B. Mammalian DNA2 helicase/nuclease cleaves G-quadruplex DNA and is required for telomere integrity // EMBO journal. - 2013. -V. 32. - P. 1425-1439.

[87] Matthews A.J., Zheng S., DiMenna L.J., Chaudhuri J. Regulation of immunoglobulin class-switch recombination: choreography of noncoding transcription, targeted DNA deamination, and long-range DNA repair // Advances in immunology. -2014. - V. 122. - P. 1-57.

[88] Qiao Q., Wang L., Meng F.-L., Hwang J.K., Alt F.W., Wu H. AID Recognizes Structured DNA for Class Switch Recombination // Molecular cell. - 2017.

- V. 67. - P. 361-373.e364.

[89] Lombrana R., Almeida R., Alvarez A., Gomez M. R-loops and initiation of DNA replication in human cells: a missing link? // Frontiers in genetics. - 2015. - V. 6.

- P. 158.

[90] Hamperl S., Cimprich K.A. Conflict Resolution in the Genome: How transcription and replication make it work // Cell. - 2016. - V. 167. - P. 1455-1467.

[91] Lang K.S., Hall A.N., Merrikh C.N., Ragheb M., Tabakh H., Pollock A.J., Woodward J.J., Dreifus J.E., Merrikh H. Replication-transcription conflicts generate R-loops that orchestrate bacterial stress survival and pathogenesis // Cell. - 2017. - V. 170. - P. 787-799.e718.

[92] Bhatia V., Herrera-Moyano E., Aguilera A., Gomez-Gonzalez B. The role of replication-associated repair factors on R-loops // Genes (Basel). - 2017. - V. 8.

[93] Chang E.Y.-C., Stirling P.C. Replication fork protection factors controlling R-loop bypass and suppression // Genes- 2017. - V. 8. - P. 33.

[94] Fujii T., Sugimoto N. Loop nucleotides impact the stability of intrastrand i-motif structures at neutral pH // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2015. - V. 17. - P. 1671916722.

[95] Fleming A.M., Ding Y., Rogers R.A., Zhu J., Zhu J., Burton A.D., Carlisle C.B., Burrows C.J. 4n-1 Is a "sweet spot" in DNA i-motif folding of 2'-deoxycytidine homopolymers // J. Am. Chem. Soc. - 2017. - V. 139. - P. 4682-4689.

[96] Nguyen T., Fraire C., Sheardy R.D. Linking pH, temperature, and K concentration for DNA i-motif formation // J. Phys. Chem. B. - 2017. - V. 121. - P. 7872-7877.

[97] Saxena S., Joshi S., Shankaraswamy J., Tyagi S., Kukreti S. Magnesium and molecular crowding of the cosolutes stabilize the i-motif structure at physiological pH // Biopolymers. - 2017. - V. 107. - e23018.

[98] Wright E.P., Huppert J.L., Waller Z.A.E. Identification of multiple genomic DNA sequences which form i-motif structures at neutral pH // Nucleic Acids Res. -2017. - V. 45. - P. 2951-2959.

[99] Dhakal S., Konik Z. Yu, R., Cui Y., Koirala D., Mao H. G-quadruplex and i-motif are mutually exclusive in ILPR double-stranded DNA // Biophys. J. - 2012. - V. 102. - P. 2575-2584.

[100] Cui Y., Kong D., Ghimire C., Xu C., Mao H. Mutually exclusive formation of G-quadruplex and i-motif is a general phenomenon governed by steric hindrance in duplex DNA // Biochemistry. - 2016. - V. 55. - P. 2291-2299.

[101] Sutherland C., Cui Y., Mao H., Hurley L.H. A mechanosensor mechanism controls the G-quadruplex/i-motif molecular switch in the MYC promoter NHE III1 // J. Am. Chem. Soc. - 2016. - V. 138. - P. 14138-14151.

[102] Gonzalez V., Guo K., Hurley L., Sun D. Identification and characterization of nucleolin as a c-myc G-quadruplex-binding protein // J. Biol. Chem. - 2009. - V. 284. - P. 23622-23635.

[103] Kaiser C.E., Van Ert N.A., Agrawal P., Chawla R., Yang D., Hurley L.H. Insight into the complexity of the i-motif and G-quadruplex DNA structures formed in the KRAS promoter and subsequent drug-induced gene repression // J. Am. Chem. Soc.

- 2017. - V. 139. - P. 8522-8536.

[104] Debnath M., Ghosh S., Chauhan A., Paul R., Bhattacharyya K., Dash J. Preferential targeting of i-motifs and G-quadruplexes by small molecules // Chem. Sci.

- 2017. - V. 8. - P. 7448-7456.

[105] Kudlicki A.S. G-Quadruplexes involving both strands of genomic DNA are highly abundant and colocalize with functional sites in the human genome // PLoS ONE. - 2016. - V. 11. - e0146174.

[106] Gray L.T., Vallur A.C., Eddy J., Maizels N. G quadruplexes are genomewide targets of transcriptional helicases XPB and XPD // Nat. Chem. Biol. -2014. - V. 10. - P. 313-318.

[107] Zheng K.-W., Xiao S., Liu J.-Q., Zhang J.-Y., Hao Y.-H., Tan Z. Co-transcriptional formation of DNA:RNA hybrid G-quadruplex and potential function as constitutional cis element for transcription control // Nucleic Acids Res. - 2013. - V. 41. - P. 5533-5541.

[108] Tran P.L., De Cian A., Gros J., Moriyama R., Mergny J.L. Tetramolecular quadruplex stability and assembly // Top Curr. Chem. - 2013. - V. 330. - P. 243-273.

[109] Lim K.W., Alberti P., Guedin A., Lacroix L., Riou J.F., Royle N.J., Mergny J.L., Phan A.T. Sequence variant (CTAGGG)n in the human telomere favors a G-quadruplex structure containing a G.C.G.C tetrad // Nucleic Acids Res. 2009. - V. 37.

- P. 6239-6248.

[110] Mergny J.L., De Cian A., Amrane S., Webba da Silva M. Kinetics of double-chain reversals bridging contiguous quartets in tetramolecular quadruplexes // Nucleic Acids Res. - 2006. - V. 34. - P. 2386-2397.

[111] Zhang N., Gorin A., Majumdar A., Kettani A., Chernichenko N., Skripkin E., Patel D.J. Dimeric DNA quadruplex containing major groove-aligned A-T-A-T and G-C-G-C tetrads stabilized by inter-subunit Watson-Crick A-T and G-C pairs // J. Mol. Biol. - 2001. - V. 312. - P. 1073-1088.

[112] Kocman V., Plavec J. Tetrahelical structural family adopted by AGCGA-rich regulatory DNA regions // Nat. Commun. - 2017. - V. 8. - P. 15355.

[113] Krishnan-Ghosh Y., Liu D., Balasubramanian S. Formation of an interlocked quadruplex dimer by d(GGGT) // J. Am. Chem. Soc. - 2004. - V. 126. - P. 11009-11016.

[114] Webba da Silva M. Experimental demonstration of T:(G:G:G:G):T hexad and T:A:A:T tetrad alignments within a DNA quadruplex stem // Biochemistry. - 2005.

- v. 44. - P. 3754-3764.

[115] Escaja N., Viladoms J., Garavis M., Villasante A., Pedroso E., Gonzalez C. A minimal i-motif stabilized by minor groove G:T:G:T tetrads // Nucleic Acids Res. -2012. - V. 40. - P. 11737-11747.

[116] Zhang N., Gorin A., Majumdar A., Kettani A., Chernichenko N., Skripkin E., Patel D.J. Dimeric DNA quadruplex containing major groove-aligned A-T-A-T and G-C-G-C tetrads stabilized by inter-subunit Watson-Crick A-T and G-C pairs // J. Mol. Biol. - 2001. - V. 312. - P. 1073-1088.

[117] Todd A.K., Johnston M., Neidle S. Highly prevalent putative quadruplex sequence motifs in human DNA // Nucleic Acids Res. - 2005. - V. 33. - P. 2901-2907.

[118] Hazel P., Huppert J., Balasubramanian S., Neidle S. Loop-length-dependent folding of G-quadruplexes // J. Am. Chem. Soc. - 2004. - V. 126. - P. 16405-16415.

[119] Huppert J.L., Balasubramanian S. Prevalence of quadruplexes in the human genome // Nucleic Acids Res. - 2005. - V. 33. - P. 2908-2916.

[120] Zhang R., Lin Y., Zhang C.-T. Greglist: a database listing potential G-quadruplex regulated genes // Nucleic Acids Res. - 2008. - V. 36. - P. D372-376.

[121] Wong H.M., Stegle O., Rodgers S., Huppert J.L. A toolbox for predicting g-quadruplex formation and stability // J. Nucleic Acids. - 2010. - 564946.

[122] D'Antonio L., Bagga P. Computational methods for predicting intramolecular G-quadruplexes in nucleotide sequence // 2004 Ieee Computational Systems Bioinformatics Conference, Proceedings. - 2004. - P. 590-591.

[123] Crnugelj M., Sket P., Plavec J. Small change in a G-rich sequence, a dramatic change in topology: new dimeric G-quadruplex folding motif with unique loop orientations // J. Am. Chem. Soc. - 2003. - V. 125. - P. 7866-7871.

[124] Risitano A., Fox K.R. Influence of loop size on the stability of intramolecular DNA quadruplexes // Nucleic Acids Res. - 2004. - V. 32. - P. 25982606.

[125] Kikin O., D'Antonio L., Bagga P.S. QGRS Mapper: a web-based server for predicting G-quadruplexes in nucleotide sequences // Nucleic Acids Res. - 2006. - V. 34. - P. W676-682.

[126] Kostadinov R., Malhotra N., Viotti M., Shine R., D'Antonio L., Bagga P. GRSDB: a database of quadruplex forming G-rich sequences in alternatively processed mammalian pre-mRNA sequences // Nucleic Acids Res. - 2006. - V. 34. - P. D119-124.

[127] Menendez C., Frees S., Bagga P.S. QGRS-H Predictor: a web server for predicting homologous quadruplex forming G-rich sequence motifs in nucleotide sequences // Nucleic Acids Res. - 2012. - V. 40. - P. W96-W103.

[128] Eddy J., Maizels N. Gene function correlates with potential for G4 DNA formation in the human genome // Nucleic Acids Res. - 2006. - V. 34. - P. 3887-3896.

[129] Scaria V., Hariharan M., Arora A., Maiti S. Quadfinder: server for identification and analysis of quadruplex-forming motifs in nucleotide sequences // Nucleic Acids Res. - 2006. - V. 34. - P. W683-685.

[130] Yadav V.K., Abraham J.K., Mani P., Kulshrestha R., Chowdhury S. QuadBase: genome-wide database of G4 DNA--occurrence and conservation in human, chimpanzee, mouse and rat promoters and 146 microbes // Nucleic Acids Res. - 2008. -V. 36. - P. D381-385.

[131] Dhapola P., Chowdhury S. QuadBase2: web server for multiplexed guanine quadruplex mining and visualization // Nucleic Acids Res. - 2016. - V. 44. - P. W277-283.

[132] Tradigo G., Mannella L., Veltri P. Assessment of G-quadruplex prediction tools // Comp. Med. Sy. - 2014. - P. 243-246.

[133] Stegle O., Payet L., Mergny J.L., MacKay D.J.C., Huppert J.L. Predicting and understanding the stability of G-quadruplexes // Bioinformatics. - 2009. - V. 25. -P. I374-I382.

[134] Rasmussen C.E., Williams C.K.I. Gaussian Processes for Machine Learning // Adapt. Comput. Mach. Le. - 2005. - P. 1-247.

[135] Lane A.N., Chaires J.B., Gray R.D., Trent J.O. Stability and kinetics of G-quadruplex structures // Nucleic Acids Res. - 2008. - V. 36. - P. 5482-5515.

[136] Qin Y., Hurley L.H. Structures, folding patterns, and functions of intramolecular DNA G-quadruplexes found in eukaryotic promoter regions // Biochimie. - 2008. - V. - P. 1149-1171.

[137] Lorenz R., Bernhart S.H., Qin J., Honer zu Siederdissen C., Tanzer A., Amman F., Hofacker I.L., Stadler P.F. 2D meets 4G: G-quadruplexes in RNA

secondary structure prediction // IEEE/ACM Trans. Comput. Biol. Bioinform. - 2013. -V. 10. - P. 832-844.

[138] Garant J.M., Luce M.J., Scott M.S., Perreault J.P. G4RNA: an RNA G-quadruplex database // Database-Oxford. - 2015. - bav059.

[139] Hofacker I.L., Fontana W., Stadler P.F., Bonhoeffer L.S., Tacker M., Schuster P. Fast folding and comparison of RNA secondary structures // Monatsh Chem. - 1992. - V. 125, P. 167-188.

[140] Beaudoin J.D., Jodoin R., Perreault J.P. New scoring system to identify RNA G-quadruplex folding // Nucleic Acids Res. - 2014. - V. 42. - P. 1209-1223.

[141] Beaudoin J.D., Perreault J.P. 5'-UTR G-quadruplex structures acting as translational repressors // Nucleic Acids Res. - 2010. - V. 38. - P. 7022-7036.

[142] Bedrat A., Lacroix L., Mergny J.L. Re-evaluation of G-quadruplex propensity with G4Hunter // Nucleic Acids Res. - 2016. - V. 44. - P. 1746-1759.

[143] Hon J., Martinek T., Zendulka J., Lexa M. PQSfinder: an exhaustive and imperfection-tolerant search tool for potential quadruplex-forming sequences in R // Bioinformatics. - 2017. - V. 33. - P. 3373-3379.

[144] Garant J.M., Perreault J.P., Scott M.S. Motif independent identification of potential RNA G-quadruplexes by G4RNA screener // Bioinformatics. - 2017. - V. 33. - P. 3532-3537.

[145] Sahakyan A.B., Chambers V.S., Marsico G., Santner T., Di Antonio M., Balasubramanian S. Machine learning model for sequence-driven DNA G-quadruplex formation // Sci. Rep. - 2017. - V. 7.

[146] Harkness R.W., Mittermaier A.K. G-register exchange dynamics in guanine quadruplexes // Nucleic Acids Res. - 2016. - V. 44. - P. 3481-3494.

[147] Piazza A., Adrian M., Samazan F., Heddi B., Hamon F., Serero A., Lopes J., Teulade-Fichou M.P., Phan A.T., Nicolas A. Short loop length and high thermal

stability determine genomic instability induced by G-quadruplex-forming minisatellites // EMBO journal. - 2015. - V. 34. - P. 1718-1734.

[148] Guedin A., De Cian A., Gros J., Lacroix L., Mergny J.L. Sequence effects in single-base loops for quadruplexes // Biochimie. - 2008. - V. 90. - P. 686-696.

[149] Beaudoin J.D., Jodoin R., Perreault J.P. New scoring system to identify RNA G-quadruplex folding // Nucleic Acids Res. - 2014. - V. 42. - P. 1209-1223.

[150] Tomasko M., Vorlickova M., Sagi J. Substitution of adenine for guanine in the quadruplex-forming human telomere DNA sequence G(3)(T(2)AG(3))(3) // Biochimie. - 2009. - V. 91. - P. 171-179.

[151] Scaria V., Hariharan M., Arora A., Maiti S. Quadfinder: server for identification and analysis of quadruplex-forming motifs in nucleotide sequences // Nucleic Acids Res. - 2006. - V. 34. - P. W683-685.

[152] Tong X., Lan W., Zhang X., Wu H., Liu M., Cao C. Solution structure of all parallel G-quadruplex formed by the oncogene RET promoter sequence// Nucleic Acids Res. - 20011. - V. 39. - P. 6753-6763.

[153] Beschetnova I.A., Kaluzhny D.N., Livshits M.A., Shchyolkina A.K., Borisova O.F. Ethidium probing of the parallel double- and four-stranded structures formed by the telomeric DNA sequences dG(GT)4G and d(GT)5 // J. Biomol. Struct. Dyn. - 2003. - V. 20. - P. 789-799.

[154] Wang Y., Patel D.J. Solution structure of a parallel-stranded G-quadruplex DNA // J. Mol. Biol. - 1993. - V. 234. - P. 1171-1183.

[155] Hsu S.T., Varnai P., Bugaut A., Reszka A.P., Neidle S., Balasubramanian S. A G-rich sequence within the c-kit oncogene promoter forms a parallel G-quadruplex having asymmetric G-tetrad dynamics // J. Am. Chem. Soc. - 2009. - V. 131. - P. 13399-13409.

[156] Lech C.J., Heddi B., Phan A.T. Guanine base stacking in G-quadruplex nucleic acids // Nucleic Acids Res. - 2013. - V. 41. - P. 2034-2046.

[157] Reshetnikov R.V., Golovin A.V., Kopylov A.M. Решетников Р.В., Головин A.B., Копылов A.M. Сравнение моделей 15-звенного ДНК-аптамера к тромбину с помощью симуляции молекулярной динамики // Биохимия. 2010. - Т. 75. - P. 1124-1132.

[158] Reshetnikov R., Golovin A., Spiridonova V., Kopylov A., S poner J. Structural Dynamics of Thrombin-Binding DNA Aptamer d(GGTTGGTGTGGTTGG) Quadruplex DNA Studied by Large-Scale Explicit Solvent Simulations // J. Chem. Theory Comp. - 2010. - V. 6. - P. 3003-3014.

[159] Harkness R.W.T., Mittermaier A.K. G-register exchange dynamics in guanine quadruplexes // Nucleic Acids Res. - 2016. - V. 44. - P. 3481-3494.

[160] Wen J.D., Gray D.M. The Ff gene 5 single-stranded DNA-binding protein binds to the transiently folded form of an intramolecular G-quadruplex // Biochemistry.

- 2002. - V. 41. - P. 11438-11448.

[161] Ильинский Н.С., Варижук А.М., Бениаминов А.Д., Пузанов М.А., Щелкина А.К., Калюжный Д.Н. G-квадруплексные лиганды: механизмы противоопухолевого действия и связывания с мишенью // Молекулярная Биология. - 2014. - Т. 48. - С. 891-907.

[162] Nicoludis J.M., Barrett S.P., Mergny J.-L., Yatsunyk L.A. Interaction of human telomeric DNA with N-methyl mesoporphyrin IX // Nucleic Acids Res. - 2012.

- V. 40. - P. 5432-5447.

[163] Sabharwal N.C., Savikhin V., Turek-Herman J.R., Nicoludis J.M., Szalai V.A., Yatsunyk L.A. N-methylmesoporphyrin IX fluorescence as a reporter of strand orientation in guanine quadruplexes // The FEBS journal. - 2014. - V. 281. - P. 17261737.

[164] Gabelica V., Maeda R., Fujimoto T., Yaku H., Murashimav, Sugimoto N., Miyoshi D. Multiple and cooperative binding of fluorescence light-up probe thioflavin T with human telomere DNA G-quadruplex // Biochemistry. - 2013. - V. 52. - P. 56205628.

[165] Xu S., Li Q., Xiang J., Yang Q., Sun H., Guan A., Wang L., Liu Y., Yu L., Shi Y., Chen H., Tang Y. Thioflavin T as an efficient fluorescence sensor for selective recognition of RNA G-quadruplexes // Sci. Rep. - 2016. - V. 6. - P. 24793.

[166] Huppert J.L., Balasubramanian S. Prevalence of quadruplexes in the human genome // Nucleic Acids Res. - 2005. - V. 33. - P. 2908-2916.

[167] Huppert J.L., Bugaut A., Kumari S., Balasubramanian S. G-quadruplexes: the beginning and end of UTRs // Nucleic Acids Res. - 2008. - V. 36. - P. 6260-6268.

[168] Eddy J., Maizels N. Conserved elements with potential to form polymorphic G-quadruplex structures in the first intron of human genes // Nucleic Acids Res. - 2008. - V. 36. - P. 1321-1333.

[169] Warf M.B., Berglund J.A. Role of RNA structure in regulating pre-mRNA splicing // Trends Biochem. Sci. - 2010. - V. 35. - P. 169-178.

[170] Tsai Z.T., Chu W.Y., Cheng J.H., Tsai H.K. Associations between intronic non-B DNA structures and exon skipping // Nucleic Acids Res. - 2014. - V. 42 - P. 739-747.

[171] Huang H., Zhang J., Harvey S.E., Hu X., C. Cheng. RNA G-quadruplex secondary structure promotes alternative splicing via the RNA-binding protein hnRNPF // Genes Dev. - 2017. - V. 31. - P. 2296-2309.

[172] Decorsiere A., Cayrel A., Vagner S., Millevoi S. Essential role for the interaction between hnRNP H/F and a G quadruplex in maintaining p53 pre-mRNA 3'-end processing and function during DNA damage // Gene Dev. - 2011. - V. 25. - P. 779-779.

[173] Huelga S.C., Vu A.Q., Arnold J.D., Liang T.Y., Donohue J.P., Shiue L., Hoon S., Brenner S., Ares M., Yeo G.W. Integrative genome-wide analysis reveals cooperative regulation of alternative splicing by hnRNP proteins // Cell Rep. - 2012. -V. 1. - P. 167-178.

[174] Eddy J., Maizels N. Gene function correlates with potential for G4 DNA formation in the human genome // Nucleic Acids Res. - 2006. - V. 34. - P. 3887-3896.

[175] Darmostuk M., Rimpelova S., Gbelcova H., Ruml T. Current approaches in SELEX: An update to aptamer selection technology // Biotechnol. Adv. - 2015. - V. 33. - P. 1141-1161.

[176] Xiao J., Carter J.A., Frederick K.A., McGown L.B. A genome-inspired DNA ligand for the affinity capture of insulin and insulin-like growth factor-2 // J. Sep. Sci. - 2009. - V. 32. - P. 1654-1664.

[177] Membrino A., Cogoi S., Pedersen E.B., Xodo L.E. G4-DNA formation in the HRAS promoter and rational design of decoy oligonucleotides for cancer therapy // PLoS ONE. - 2011. - V. 6. - e24421.

[178] Yoshida W., Saito T., Yokoyama T., Ferri S., Ikebukuro K. Aptamer selection based on G4-forming promoter region // PLoS ONE. - 2013. - V. 8. - e65497.

[179] Zavyalova E., Golovin A., Timoshenko T., Babiy A., Pavlova G., Kopylov A. DNA aptamers for human thrombin with high anticoagulant activity demonstrate target- and species-specificity // Curr. Med. Chem. - 2012. - V. 19. - P. 5232-5237.

[180] Varizhuk A., Ilyinsky N., Smirnov I., Pozmogova G. G4 Aptamers: trends in structural design // Mini Rev. Med. Chem. - 2016. - V. 16. - P. 1321-1329.

[181] Phan A.T., Kuryavyi V., Ma J.B., Faure A., Andreola M.L., Patel D.J. An interlocked dimeric parallel-stranded DNA quadruplex: A potent inhibitor of HIV-1 integrase // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2005. - V. 102. - P. 634-639.

[182] Metifiot M., Leon O., Tarrago-Litvak L., Litvak S., Andreola M.L. Targeting HIV-1 integrase with aptamers selected against the purified RNase H domain of HIV-1 RT // Biochimie. - 2005. - V. 87. - P. 911-919.

[183] Faure-Perraud A., Metifiot M., Reigadas S., Recordon-Pinson P., Parissi V., Ventura M., Andreola M.L. The guanine-quadruplex aptamer 93del inhibits HIV-1

replication ex vivo by interfering with viral entry, reverse transcription and integration // Antivir. Ther. - 2011. - V. 16. - P. 383-394.

[184] Choi E.W., Nayak L.V., Bates P.J. Cancer-selective antiproliferative activity is a general property of some G-rich oligodeoxynucleotides // Nucleic Acids Res. - 2010. - V. 38. - P. 1623-1635.

[185] Bates P.J., Laber D.A., Miller D.M., Thomas S.D., Trent J.O. Discovery and development of the G-rich oligonucleotide AS1411 as a novel treatment for cancer // Exp. Mol. Pathol. - 2009. - V. 86. - P. 151-164.

[186] Chang T., Qi C., Meng J., Zhang N., Bing T., Yang X., Cao Z., Shangguan D. General cell-binding activity of intramolecular G-quadruplexes with parallel structure // PLoS ONE. - 2013. - V. 8. - e62348.

[187] Prokofjeva M., Tsvetkov V., Basmanov D., Varizhuk A., Lagarkova M., Smirnov I., Prusakov K., Klinov D., Prassolov V., Pozmogova G., Mikhailov S.N. Anti-HIV Activities of Intramolecular G4 and Non-G4 Oligonucleotides // Nucleic Acid Ther. - 2017. - V. 27. - P. 56-66.

[188] Marshall W.S., Caruthers M.H. Phosphorodithioate DNA as a potential therapeutic drug // Science - 1992. - V. 259. - P. 1564-1569.

[189] Wyatt J.R., Vickers T.A., Roberson J.L., Buckheit R.W., Klimkait T., Debaets E., Davis P.W., Rayner B., Imbach J.L., Ecker D.J. Combinatorially selected guanosine-quartet structure is a potent inhibitor of human-immunodeficiency-virus envelope-mediated cell-fusion // Proc. Natl. Acad. Sci. - 1994. - V. 91. - P. 1356-1360.

[190] D'Atri V., Oliviero G., Amato J., Borbone N., D'Errico S., Mayol L., Piccialli V., Haider S., Hoorelbeke B., Balzarini J., Piccialli G. New anti-HIV aptamers based on tetra-end-linked DNA G-quadruplexes: effect of the base sequence on anti-HIV activity // Chem. Commun. - 2012. - V. 48. - P. 9516-9518.

[191] Zaitseva M., Kaluzhny D., Shchyolkina A., Borisova O., Smirnov I., Pozmogova G. Conformation and thermostability of oligonucleotide

d(GGTTGGTGTGGTTGG) containing thiophosphoryl internucleotide bonds at different positions // Biophys. Chem. - 2010. - V. 146. - P. 1-6.

[192] Kankia B.I., Barany G., Musier-Forsyth K. Unfolding of DNA quadruplexes induced by HIV-1 nucleocapsid protein // Nucleic Acids Res. - 2005. - V. 33. - P. 4395-4403.

[193] Dapic V., Abdomerovic V., Marrington R., Peberdy J., Rodger A., Trent J.O., Bates P.J. Biophysical and biological properties of quadruplex oligodeoxyribonucleotides // Nucleic Acids Res. - 2013. - V. 31. - P. 2097-2107.

[194] Scuotto M., Rivieccio E., Varone A., Corda D., Bucci M., Vellecco V., Cirino G., Virgilio A., Esposito V., Galeone A., Borbone N., Varra M., Mayol L. Site specific replacements of a single loop nucleoside with a dibenzyl linker may switch the activity of TBA from anticoagulant to antiproliferative // Nucleic Acids Res. - 2015. -V. 43. - P. 7702-7716.

[195] Martini C., Hammerer-Lercher A., Zuck M., Jekle A., Debabov D., Anderson M., Nagl M. Antimicrobial and anticoagulant activities of N-chlorotaurine, N,N-dichloro-2,2-dimethyltaurine, and N-monochloro-2,2-dimethyltaurine in human blood // Antimicrob. Agents Chemother. - 2012. - V. 56. - P. 1979-1984.

[196] Lederman M.M., Offord R.E., Hartley O. Microbicides and other topical strategies to prevent vaginal transmission of HIV // Nat. Rev. Immunol. - 2006. - V. 6. - P. 371-382.

[197] D'Cruz O.J., Uckun F.M. Clinical development of microbicides for the prevention of HIV infection // Curr. Pharm. Des. - 2004. - V. 10. - P. 315-336.

[198] Stein C.A. Exploiting the potential of antisense: beyond phosphorothioate oligodeoxynucleotides // Chem. Biol. - 1996. - V. 3. - P. 319-323.

[199] Pozmogova G.E., Zaitseva M.A., Smirnov I.P., Shvachko A.G., Murina M.A., Sergeenko V.I. Anticoagulant Effects of Thioanalogs of Thrombin-Binding DNA-Aptamer and Their Stability in the Plasma // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. - 2010. - V. 150. - P. 180-184.

[200] Tatarinova O., Tsvetkov V., Basmanov D., Barinov N., Smirnov I., Timofeev E., Kaluzhny D., Chuvilin A., Klinov D., Varizhuk A., Pozmogova G. Comparison of the 'chemical' and 'structural' approaches to the optimization of the thrombin-binding aptamer // PLoS ONE. - 2014. - V. 9. - e89383.

[201] Shahid R., Bugaut A., Balasubramanian S. The BCL-2 5 ' untranslated region contains an RNA G-quadruplex-forming motif that modulates protein expression // Biochemistry. - 2010. - V. 49. - P. 8300-8306.

[202] Hotoda H., Koizumi M., Koga R., Kaneko M., Momota K., Ohmine T., Furukawa H., Agatsuma T., Nishigaki T., Sone J., Tsutsumi S., Kosaka T., Abe K., Kimura S., Shimada K. Biologically active oligodeoxyribonucleotides. 5. 5'-End-substituted d(TGGGAG) possesses anti-human immunodeficiency virus type 1 activity by forming a G-quadruplex structure // J. Med. Chem. - 1998. - V. 41. - P. 3655-3663.

[203] Prokofjeva M.M., Riecken K., Spirin P.V., Yanvarev D.V., Dusedau A., Ellinger B., Fehse B., Stocking C., Prassolov V.S. A new system for parallel drug screening against multiple-resistant HIV mutants based on lentiviral self-inactivating (SIN) vectors and multi-colour analyses // AIDS Res. Ther. - 2013. - V. 10.

[204] Prinz H. Hill coefficients, dose-response curves and allosteric mechanisms // J. Chem. Biol. - 2010. - V. 3. - P. 37-44.

[205] Este J.A., Cabrera C., Schols D., Cherepanov P., Gutierrez A., Witvrouw M., Pannecouque C., Debyser Z., Rando R.F., Clotet B., Desmyter J., De Clercq E. Human immunodeficiency virus glycoprotein gp120 as the primary target for the antiviral action of AR177 (Zintevir) // Mol. Pharmacol. - 1998. - V. 53. - P. 340-345.

[206] Wyatt J.R., Vickers T.A., Roberson J.L., Buckheit R.W., Jr., Klimkait T., DeBaets E., Davis P.W., Rayner B., Imbach J.L., Ecker D.J. Combinatorially selected guanosine-quartet structure is a potent inhibitor of human immunodeficiency virus envelope-mediated cell fusion // Proc. Natl. Acad. Sci. - 1994. - V. 91. - P. 1356-1360.

[207] Oliviero G., Amato J., Borbone N., D'Errico S., Galeone A., Mayol L., Haider S., Olubiyi O., Hoorelbeke B., Balzarini J., Piccialli G. Tetra-end-linked

oligonucleotides forming DNA G-quadruplexes: a new class of aptamers showing anti-HIV activity // Chem. Commun. - 2010. - V. 46. - P. 8971-8973.

[208] Wilen C.B., Tilton J.C., Doms R.W. HIV: cell binding and entry // Cold Spring Harb. Perspect. Med. - 2012. - V. 2. - a006866.

[209] Juliano R.L., Carver K. Cellular uptake and intracellular trafficking of oligonucleotides // Adv. Drug Deliv. Rev. - 2015. - V. 87. - V. 35-45.

[210] Konopsky V.N., Alieva E.V. Optical biosensors based on photonic crystal surface waves // Methods Mol. Biol. - 2009. - V. 503. - P. 49-64.

[211] Avino A., Fabrega C., Tintore M., Eritja R. Thrombin binding aptamer, more than a simple aptamer: chemically modified derivatives and biomedical applications // Curr. Pharm. Des. - 2012. - V. 18. - P. 2036-2047.

[212] Russo Krauss I., Merlino A., Randazzo A., Novellino E., Mazzarella L., Sica F. High-resolution structures of two complexes between thrombin and thrombin-binding aptamer shed light on the role of cations in the aptamer inhibitory activity // Nucleic Acids Res. - 2012. - V. 40. - P. 8119-8128.

[213] Pica A., Russo Krauss I., Merlino A., Nagatoishi S., Sugimoto N., Sica F. Dissecting the contribution of thrombin exosite I in the recognition of thrombin binding aptamer. FEBS J. - 2013. - V. 280. - P. 6581-6588.

[214] Padmanabhan K., Tulinsky A. An ambiguous structure of a DNA 15-mer thrombin complex // Acta Crystallogr. D. Biol. Crystallogr. - 1996. - V. 52. - P. 272282.

[215] Pagano B., Martino L., Randazzo A., Giancola C. Stability and binding properties of a modified thrombin binding aptamer // Biophys. J. - 2008. - V. 94. - P. 562-569.

[216] Trapaidze A., Bancaud A., Brut M. Binding modes of thrombin binding aptamers investigated by simulations and experiments // Appl. Phys. Lett. - 2015. - V. 106. - 043702.

[217] Tsvetkov V.B., Varizhuk A.M., Pozmogova G.E., Smirnov I.P., Kolganova N.A., Timofeev E.N. A universal base in a specific role: tuning up a thrombin aptamer with 5-nitroindole // Sci. Rep. - 2015. - V. 5. - P. 16337.

[218] Varizhuk A.M., Tsvetkov V.B., Tatarinova O.N., Kaluzhny D.N., Florentiev V.L., Timofeev E.N., Shchyolkina A.K., Borisova O.F., Smirnov I.P., Grokhovsky S.L., Aseychev A.V., Pozmogova G.E. Synthesis, characterization and in vitro activity of thrombin-binding DNA aptamers with triazole internucleotide linkages // Eur. J. Med. Chem. - 2013. - V. 67. - P. 90-97.

[219] Kolganova N.A., Varizhuk A.M., Novikov R.A., Florentiev V.L., Pozmogova G.E., Borisova O.F., Shchyolkina A.K., Smirnov I.P., Kaluzhny D.N., Timofeev E.N. Anomeric DNA quadruplexes // Artif. DNA PNA XNA. - 2014. - V. 5. - e28422.

[220] Лукьянова Т.А., Зайцева М.А., Карпов В.А., Позмогова Г.Е. Синтез и масс-спектрометрия олигонуклеотидов, несущих тиофосфорильные модификации заданной локализации // Биоорг. химия. - 2008. - Т. 34. - С. 83-88.

[221] Varizhuk A., Chizhov A., Smirnov I., Kaluzhny D., Florentiev V. Triazole-linked oligonucleotides with mixed-base sequences: synthesis and hybridization properties // Eur. J. Org. Chem. - 2012. - P. 2173-2179.

[222] El-Sagheer A.H., Brown T. Click nucleic acid ligation: applications in biology and nanotechnology // Acc. Chem. Res. - 2012. - V. 45. - P. 1258-1267.

[223] El-Sagheer A.H., Brown T. Synthesis and polymerase chain reaction amplification of DNA strands containing an unnatural triazole linkage // J. Am. Chem. Soc. - 2009. - V. 131. - P. 3958-3964.

[224] Isobe H., Fujino T., Yamazaki N., Guillot-Nieckowski M., Nakamura E. Triazole-linked analogue of deoxyribonucleic acid ((TL)DNA): design, synthesis, and double-strand formation with natural DNA // Org. Lett. - 2008. - V. 10. - P. 37293732.

[225] Dallmann A., El-Sagheer A.H., Dehmel L., Mugge C., Griesinger C., Ernsting N.P., Brown T. Structure and dynamics of triazole-linked DNA: biocompatibility explained // Chem.-Eur. J. - 2011. - V. 17. - P. 14714-14717.

[226] El-Sagheer A.H., Sanzone A.P., Gao R., Tavassoli A., Brown T. Biocompatible artificial DNA linker that is read through by DNA polymerases and is functional in Escherichia coli, Proc. Natl. Acad. Sci. - 2011. - V. 108. - P. 1133811343.

[227] Birts C.N., Sanzone A.P., El-Sagheer A.H., Blaydes J.P., Brown T., Tavassoli A. Transcription of click-linked DNA in human hells // Angew. Chem. Int. Edit. - 2014. - P. 53. - P. 2362-2365.

[228] More J.D., Finney N.S. A simple and advantageous protocol for the oxidation of alcohols with, o-iodoxybenzoic acid (IBX) // Org. Lett. - 2002. - V. 4. - P. 3001-3003.

[229] Varizhuk A., Chizhov A., Florentiev V. Synthesis and hybridization data of oligonucleotide analogs with triazole internucleotide linkages, potential antiviral and antitumor agents // Bioorg. Chem. - 2011. - V. 39. - P. 127-131.

[230] Horwitz J.P., Chua J., Urbanski J.A., Noel M. Nucleosides. III. 1-(2'-Deoxy-3',5'-epoxy-ß-D-threo-pentofuranosyl) thymine1,2 // J. Org. Chem. - 1963. - V. 28. - P. 942-944.

[231] Baaske P., Wienken C.J., Reineck P., Duhr S., Braun D. Optical thermophoresis for quantifying the buffer dependence of aptamer binding // Angew. Chem. Int. Ed. - 2010. - V. 49. - P. 2238-2241.

[232] Dolinnaya N.G., Yuminova A.V., Spiridonova V.A., Arutyunyan A.M., Kopylov A.M. Coexistence of G-quadruplex and duplex domains within the secondary structure of 31-mer DNA thrombin-binding aptamer // J. Biomol. Struct. Dyn. - 2012. -V. 30. - P. 524-531.

[233] Ikebukuro K., Okumura Y., Sumikura K., Karube I. A novel method of screening thrombin-inhibiting DNA aptamers using an evolution-mimicking algorithm // Nucleic Acids Res. - 2005. - V. 33. - e108.

[234] Wang F., Liu X., Willner I. DNA switches: from principles to applications, Angew. Chem. Int. Ed. - 2015. - V. 54. - P. 1098-1129.

[235] Galer P., Wang B., Sket P., Plavec J. Reversible pH Switch of Two-Quartet G-Quadruplexes Formed by Human Telomere // Angew. Chem. Int. Ed. - 2016. - V. 55. - P. 1993-1997.

[236] Hasuike E., Akimoto A.M., Kuroda R., Matsukawa K., Hiruta Y., Kanazawa H., Yoshida R. Reversible conformational changes in the parallel type G-quadruplex structure inside a thermoresponsive hydrogel // Chem. Commun. - 2017. -V. 53. - P. 3142-3144.

[237] Murat P., Bonnet R., Van der Heyden A., Spinelli N., Labbe P., Monchaud D., Teulade-Fichou M.P., Dumy P., Defrancq E. Template-assembled synthetic G-quadruplex (TASQ): a useful system for investigating the interactions of ligands with constrained quadruplex topologies // Chemistry. - 2010. - V. 16. - P. 6106-6114.

[238] Doluca O., Withers J.M., Filichev V.V. Molecular engineering of guanine-rich sequences: Z-DNA, DNA triplexes, and G-quadruplexes // Chem. Rev. - 2013. -V. 113. - P. 3044-3083.

[239] Kramerov D.A., Vassetzky N.S. Origin and evolution of SINEs in eukaryotic genomes // Heredity. - V. 107. - P. 487-495.

[240] Deininger P. Alu elements: know the SINEs // Genome Biol. - 2011. - V. 12. - P. 236.

[241] Hasler J., Strub K. Alu elements as regulators of gene expression // Nucleic Acids Res. - 2006. - V. 34. - P. 5491-5497.

[242] Bose P., Hermetz K.E., Conneely K.N., Rudd M.K. Tandem repeats and G-rich sequences are enriched at human CNV breakpoints // PLoS ONE. - 2014. - V. 9. -e101607.

[243] Kim S., Cho C.S., Han K., Lee J. Structural Variation of Alu Element and Human Disease // Genomics Inform. - 2016. - V. 14. - P. 70-77.

[244] Варижук А.М., Секридова А.В., Танкевич М.В., Подгорский В.С., Смирнов И.П., Позмогова Г.Е. Конформационный полиморфизм G-богатых фрагментов ALU-повторов ДНК. II. потенциальная роль G-квадруплексных структур в геномных перестройках // Биомедицинская химия - 2016. - N. 62. - C. 630-637.

[245] Britten R.J. Evidence that most human Alu sequences were inserted in a process that ceased about 30 million years ago // Proc. Natl. Acad. Sci. - 1994. - V. 91.

- P. 6148-6150.

[246] Dewannieux M., Esnault C., Heidmann T., LINE-mediated retrotransposition of marked Alu sequences // Nat. Genet. - 2003. - V. 35. - P. 41-48.

[247] Howell R., Usdin K., The ability to form intrastrand tetraplexes is an evolutionarily conserved feature of the 3' end of L1 retrotransposons // Mol. Biol. Evol.

- 1997. - V. 14. - P. 144-155.

[248] Piskareva O., Schmatchenko V. DNA polymerization by the reverse transcriptase of the human L1 retrotransposon on its own template in vitro // FEBS letters. - 2006. - V. 580. - P. 661-668.

[249] Wagstaff B.J., Barnerssoi M., Roy-Engel A.M., Evolutionary conservation of the functional modularity of primate and murine LINE-1 elements // PLoS ONE. -2011. - V. 6. - e19672.

[250] Kopera H.C., Moldovan J.B., Morrish T.A., Garcia-Perez J.L., Moran J.V. Similarities between long interspersed element-1 (LINE-1) reverse transcriptase and telomerase // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2011. - V. 108. - P. 20345-20350.

[251] Sciamanna I., De Luca C., Spadafora C. The Reverse Transcriptase Encoded by LINE-1 Retrotransposons in the Genesis, Progression, and Therapy of Cancer // Front. Chem. - 2016. - V. 4.

[252] Aschacher T., Wolf B., Enzmann F., Kienzl P., Messner B., Sampl S., Svoboda M., Mechtcheriakova D., Holzmann K., Bergmann M. LINE-1 induces hTERT and ensures telomere maintenance in tumour cell lines // Oncogene. - 2016. - V. 35. -P. 94-104.

[253] Endo M., Xing X., Zhou X., Emura T., Hidaka K., Tuesuwan B., Sugiyama H. Single-molecule manipulation of the duplex formation and dissociation at the G-quadruplex/i-motif site in the DNA nanostructure // ACS Nano. - 2015. - V. 9. - P. 9922-9929.

[254] Marsh T.C., Vesenka J., Henderson E. A new DNA nanostructure, the G-wire, imaged by scanning probe microscopy // Nucleic Acids Res. - 1995. - V. 23. - P. 696-700.

[255] Kotlyar A.B., Borovok N., Molotsky T., Cohen H., Shapir E., Porath D., Long, Monomolecular Guanine-Based Nanowires // Adv. Mater. - 2015. - V. 17. - P. 1901-1905.

[256] Chiorcea-Paquim A.M., Santos P.V., Eritja R., Oliveira-Brett A.M. Self-assembled G-quadruplex nanostructures: AFM and voltammetric characterization // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2013. - V. 15. - P. 9117-9124.

[257] Kotlyar A.B., Borovok N., Molotsky T., Cohen H., Shapir E., Porath D. Long, monomolecular guanine-based nanowires // Adv. Mater., 2005. - V. 17. - P. 1901-1905.

[258] Oliviero G., D'Errico S., Pinto B., Nici F., Dardano P., Rea I., De Stefano L., Mayol L., Piccialli G., Borbone N. Self-assembly of G-rich oligonucleotides incorporating a 3'-3' inversion of polarity site: a new route towards G-wire DNA nanostructures // ChemistryOpen. - 2017. - V. 6. - P. 599-605.

[259] Kolesnikova S., Hubalek M., Bednarova L., Cvacka J., Curtis E.A. Multimerization rules for G-quadruplexes // Nucleic acids research. - 2017. - V. 45. -P. 8684-8696.

[260] Biyani M., Nishigaki K. Structural characterization of ultra-stable higher-ordered aggregates generated by novel guanine-rich DNA sequences // Gene. - 2005. -V. 364. - P. 130-138.

[261] Usui K., Okada A., Sakashita S., Shimooka M., Tsuruoka T., Nakano S.-I., Miyoshi D., Mashima T., Katahira M., Hamada Y. DNA G-wire formation using an artificial peptide is controlled by protease activity // Molecules. - 2017. - V. 22. - P. 1991.

[262] Tsvetkov V., Pozmogova G., Varizhuk A., The systematic approach to describing conformational rearrangements in G-quadruplexes // J. Biomol. Struct. Dyn. - 2016. - V. 34. - P. 705-715.

[263] Gao S., Cao Y.W., Yan Y.T., Xiang X.X., Guo X.H. Correlations between fluorescence emission and base stacks of nucleic acid G-quadruplexes // RSC Adv. -2016. - V. 6. - P. 94531-94538.

[264] Phan A.T., Do N.Q. Engineering of interlocked DNA G-quadruplexes as a robust scaffold // Nucleic Acids Res. - 2013. - V. 41. - P. 2683-2688.

[265] Smargiasso N., Rosu F., Hsia W., Colson P., Baker E.S., Bowers M.T., De Pauw E., Gabelica V. G-quadruplex DNA assemblies: loop length, cation identity, and multimer formation // J. Am. Chem. Soc. - 2008. - V. 130. - P. 10208-10216.

[266] Kolesnikova S., Hubalek M., Bednarova L., Cvacka J., Curtis E.A., Multimerization rules for G-quadruplexes // Nucleic Acids Res. - 2017. - 45. - P. 8684-8696.

[267] Kuryavyi V., Cahoon L.A., Seifert H.S., Patel D.J. RecA-binding pilE G4 sequence essential for pilin antigenic variation forms monomeric and 5' end-stacked dimeric parallel G-quadruplexes // Structure. - 2012. - V. 20. - P. 2090-2102.

[268] Jing N., Marchand C., Liu J., Mitra R., Hogan M.E., Pommier Y. Mechanism of inhibition of HIV-1 integrase by G-tetrad-forming oligonucleotides in Vitro // J. Biol. Chem. - 2000. - V. 275. - P. 21460-21467.

[269] Parkinson G.N., Lee M.P., Neidle S. Crystal structure of parallel quadruplexes from human telomeric DNA // Nature. - 2002. - V. 417. - P. 876-880.

[270] Oliviero G., D'Errico S., Pinto B., Nici F., Dardano P., Rea I., De Stefano L., Mayol L., Piccialli G., Borbone N. Self-assembly of G-rich oligonucleotides incorporating a 3'-3' inversion of polarity site: a new route towards G-wire DNA nanostructures // ChemistryOpen. - 2017. - V. 6. - P. 599-605.

[271] Do N.Q., Lim K.W., Teo M.H., Heddi B., Phan A.T. Stacking of G-quadruplexes: NMR structure of a G-rich oligonucleotide with potential anti-HIV and anticancer activity // Nucleic Acids Res. - 2011. - V. 39. - P. 9448-9457.

[272] Mukundan V.T., Do N.Q., Phan A.T., HIV-1 integrase inhibitor T30177 forms a stacked dimeric G-quadruplex structure containing bulges // Nucleic Acids Res. - 2011. - V. 39. - P. 8984-8991.

[273] Li W., Chung H., Daeffler C., Johnson J.A., Grubbs R.H. Application of (1)H DOSY for facile measurement of polymer molecular weights // Macromolecules. -2012. - V. 45. - P. 9595-9603.

[274] Avino A., Fabrega C., Tintore M., Eritja R. Thrombin binding aptamer, more than a simple aptamer: chemically modified derivatives and biomedical applications // Curr. Pharm. Des. - 2012. - V. 18. - P. 2036-2047.

[275] Mergny J.L., De Cian A., Ghelab A., Sacca B., Lacroix L. Kinetics of tetramolecular quadruplexes // Nucleic Acids Res. - 2005. - V. 33. - P. 81-94.

[276] Phan A.T., Kuryavyi V., Ma J.B., Faure A., Andreola M.L., Patel D.J. An interlocked dimeric parallel-stranded DNA quadruplex: a potent inhibitor of HIV-1 integrase // Proc. Natl. Acad. Sci. - 2005. - V. 102. - P. 634-639.

[277] Gattuso H., Spinello A., Terenzi A., Assfeld X., Barone G., Monari A. Circular dichroism of DNA G-quadruplexes: combining modeling and spectroscopy to unravel complex structures // J. Phys. Chem. B. - 2016. - V. 120. - P. 3113-3121.

[278] Dong Y.C., Yang Z.Q., Liu D.S. DNA Nanotechnology based on i-motif structures // Accounts Chem. Res. - 2014. - V. 47. - P. 1853-1860.

[279] Zikich D., Liu K., Sagiv L., Porath D., Kotlyar A. I-motif nanospheres: unusual self-assembly of long cytosine strands // Small. - 2011. - V. 7. - P. 1029-1034.

[280] Heinen L., Heuser T., Steinschulte A., Walther A. Antagonistic Enzymes in a Biocatalytic pH Feedback System Program Autonomous DNA Hydrogel Life Cycles // Nano Lett. - 2017. - V. 17. - P. 4989-4995.

[281] Shi L., Peng P., Du Y., Li T. Programmable i-motif DNA folding topology for a pH-switched reversible molecular sensing device // Nucleic Acids Res. - 2017. -V. 45. - P. 4306-4314.

[282] Son S., Nam J., Kim J., Kim S., Kim W.J. i-motif-driven Au nanomachines in programmed siRNA delivery for gene-silencing and photothermal ablation // ACS Nano. - 2014. - V. 8. - P. 5574-5584.

[283] Alba J.J., Sadurni A., Gargallo R. Nucleic Acid i-Motif Structures in Analytical Chemistry // Crit. Rev. Anal. Chem. - 2016. - V. 46. - P. 443-454.

[284] Modi S., M G.S., Goswami D., Gupta G.D., Mayor S., Krishnan Y. A DNA nanomachine that maps spatial and temporal pH changes inside living cells // Nat. Nanotechnol. - 2009. - V. 4. - P. 325-330.

[285] Wright E.P., Huppert J.L., Waller Z.A.E. Identification of multiple genomic DNA sequences which form i-motif structures at neutral pH // Nucleic Acids Res. -2017. - V. 45. - P. 2951-2959.

[286] Abou Assi H., Harkness R.W., Martin-Pintado N., Wilds C.J., CamposOlivas R., Mittermaier A.K., Gonzalez C., Damha M.J. Stabilization of i-motif

structures by 2 '-beta-fluorination of DNA // Nucleic Acids Res. - 2016. - V. 44. - P. 4998-5009.

[287] Kumar N., Petersen M., Maiti S. Tunable c-MYC LNA i-motif // Chem. Commun. - 2009. - I. 12. - P. 1532-1534.

[288] Pasternak A., Wengel J. Modulation of i-motif thermodynamic stability by the introduction of UNA (unlocked nucleic acid) monomers // Bioorganic Med. Chem. Lett. - 2011. - V. 21. - P. 752-755.

[289] Lee I.J., Yi J.W., Kim B.H. Probe for i-motif structure and G-rich strands using end-stacking ability // Chem. Commun. - 2009. - I. 36. - P. 5383-5385.

[290] Boeckman R.K., Shao P., Mullins J.J., The Dess-Martin periodinane: 1,1,1-triacetoxy-1,1-dihydro-1,2-benziodoxol-3(1#)-one // Organic Syntheses, Coll. - 2011. -V. - P. 141-146.

[291] Marky L.A., Breslauer K.J. Calculating thermodynamic data for transitions of any molecularity from equilibrium melting curves // Biopolymers. - 1987. - V. 26 -P. 1601-1620.

[292] Weber G., Anderson S.R. The effects of energy transfer and rotational diffusion upon the fluorescence polarization of macromolecules // Biochemistry. -1969. - V. 8. - P. 361-371.

[293] Wu D.H., Chen A.D., Johnson C.S. An improved diffusion-ordered spectroscopy experiment incorporating bipolar-gradient pulses // J. Magn. Reson. Ser. A. - 1995. - V. 115. - P. 260-264.

[294] Klinov D., Dwir B., Kapon E., Borovok N., Molotsky T., Kotlyar A. Highresolution atomic force microscopy of duplex and triplex DNA molecules // Nanotechnology. - 2007. - V. 18. - P. 225102.

[295] Darden T., York D., Pedersen L. Particle Mesh Ewald - an N.Log(N) method for Ewald sums in large systems // Journal of Chemical Physics. - 1993. - V. 98. - P. 10089-10092.

[296] Onufriev A., Bashford D., Case D.A. Modification of the generalized Born model suitable for macromolecules // Journal of Physical Chemistry B. - 2000. - V. 104 - P. 3712-3720.

[297] Onufriev A., Case D.A., Bashford D. Effective Born radii in the generalized Born approximation: The importance of being perfect // Journal of Computational Chemistry. - 2002. - V. 23. - P. 1297-1304.

[298] Прокофьева М.М., Спирин П.В., Январев Д.В., Иванов А.В., Новиков М.С., Степанов О.А., Готтих М.Б., Кочетков С.Н., Fehse B., Stocking C., Прасолов В.С. ^рининг потенциальных ингибиторов/блокаторов репликации ВИЧ-1 с помощью безопасной лентивирусной системы in vitro // Acta Naturae. - 2011. - Т. 3. - С. 57-67.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор благодарен коллегам, в тесном сотрудничестве с которыми была выполнена данная работа: сотрудникам Лаборатории искусственного антителогенеза ФНКЦ ФХМ ФМБА РФ к.х.н. В.В. Северову, к.х.н. В.Б. Цветкову, к.х.н. Ю.Г. Кирилловой, к.х.н. И.П. Смирнову, к.х.н. А.Н. Чувилину, к.х.н. О.Н. Татариновой и др.; сотрудникам Лаборатории дизайна и синтеза биологически активных соединений и Лаборатории ДНК-белковых взаимодействий ИМБ РАН им. В.А. Энгельгардта, а также сотрудникам Лаборатории медицинских нанотехнологий ФГБУ ФНКЦ ФХМ ФМБА РФ. Автор выражает искреннюю признательность к.х.н. А.В. Аралову, к.ф.-м.н. Д.Н. Калюжному, к.х.н. Д.В. Клинову, проф., д.б.н. В.С. Прасолову и член-корр. РАН, д.б.н. М.А. Лагарьковой за плодотворное сотрудничество.

Автор благодарен руководству и сотрудникам ФНКЦ ФХМ ФМБА РФ за вдохновляющие дискуссии и конструктивную критику в рамках семинаров отделов.

Глубокую признательность за сотрудничество и поддержку автор выражает д.х.н. Э.Н. Тимофееву и проф., д.х.н. С.Н. Михайлову.

Автор считает необходимым отметить, что очень многим обязан научному руководителю своей кандидатской диссертации - проф., д.х.н. В.Л. Флореньеву.

Особую благодарность за неоценимую помощь в работе автор выражает научному консультанту - проф., д.хн. Г.Е. Позмоговой.