استكشاف التراكيب غير التقليدية لـ DNA في المناطق المحفزة للجينات المرتبطة بالسرطان ودورها في تنظيم التعبير الجيني
DOI:
https://doi.org/10.31185/bsj.Vol23.Iss47.1646الكلمات المفتاحية:
: G-quadruplex, promoter region, gene regulation, cancer genes, bioinformatics, transcriptionالملخص
تتناول هذه الدراسة تحليل التراكيب الثانوية غير التقليدية من نوع G-quadruplex (G4) في المناطق المحفزة لعدد من الجينات المرتبطة بالسرطان ومقارنتها بجينات ضابطة منزلية، وذلك باستخدام أدوات المعلوماتية الحيوية. جرى استخراج تسلسلات المناطق المحفزة الممتدة 1000 زوج قاعدي قبل موقع بدء النسخ (TSS) لعشرة جينات مرتبطة بالسرطان، وهي MYC وTP53 وKRAS وEGFR وBCL2 وBRAF وPTEN وPIK3CA وNRAS وCDKN2A، إضافة إلى ستة جينات ضابطة منزلية، وهي GAPDH وACTB وHPRT1 وRPL13A وTBP وYWHAZ، من مرجع الجينوم البشري GRCh38/hg38 عبر UCSC Genome Browser، ثم حُللت باستخدام أداة QGRS Mapper للتنبؤ بتراكيب G4 وحساب قيم score-G الخاصة بها.
وأظهرت النتائج وجود اختلاف واضح بين المجموعتين من حيث عدد التراكيب المتوقعة وكثافتها وقوتها البنيوية، إذ بدت محفزات الجينات المرتبطة بالسرطان أكثر غنىً بتراكيب G4، مع تسجيل قيم أعلى لـ score-G مقارنة بالجينات الضابطة. كما لوحظ تمركز عدد كبير من هذه التراكيب بالقرب من TSS، ولا سيما في MYC وKRAS وNRAS وEGFR، بما يشير إلى احتمال وجود دور تنظيمي مباشر في ضبط التعبير الجيني. في المقابل، أظهرت الجينات الضابطة نمطًا أقل كثافة وأضعف بنيويًا وأكثر تشتتًا داخل المحفزات.
تدعم هذه النتائج الفرضية القائلة بأن تراكيب G4 في المحفزات قد تمثل عنصرًا تنظيميًا مهمًا في الجينات المرتبطة بالسرطان، وأن موقعها وقوتها البنيوية قد يرتبطان بآليات التحكم في النسخ. وبذلك، يمكن أن تسهم هذه التراكيب في فهم أعمق لتنظيم التعبير الجيني، كما قد تفتح المجال أمام دراسات تجريبية لاحقة لاستكشاف إمكاناتها كأهداف علاجية واعدة.
المراجع
2. Balasubramanian, S., Hurley, L. H., & Neidle, S. (2011). Targeting G-quadruplexes in gene promoters: A novel anticancer strategy? Nature Reviews Drug Discovery, 10(4), 261–275. https://doi.org/10.1038/nrd3428
3. Brown, G. R., Hem, V., Katz, K. S., Ovetsky, M., Wallin, C., Ermolaeva, O., Tolstoy, I., Tatusova, T., Pruitt, K. D., Maglott, D. R., & Murphy, T. D. (2015). Gene: A gene-centered information resource at NCBI. Nucleic Acids Research, 43(Database issue), D36–D42. https://doi.org/10.1093/nar/gku1055
4. Cogoi, S., & Xodo, L. E. (2006). G-quadruplex formation within the promoter of the KRAS proto-oncogene and its effect on transcription. Nucleic Acids Research, 34(9), 2536–2549. https://doi.org/10.1093/nar/gkl286
5. Esain-Garcia, I., Kirchner, A., Melidis, L., de Cesaris Araujo Tavares, R., Dhir, S., Simeone, A., Yu, Z., Madden, S. K., Hermann, R., Tannahill, D., & Balasubramanian, S. (2024). G-quadruplex DNA structure is a positive regulator of MYC transcription. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 121(7), e2320240121. https://doi.org/10.1073/pnas.2320240121 +1
6. Kikin, O., D’Antonio, L., & Bagga, P. S. (2006). QGRS Mapper: A web-based server for predicting G-quadruplexes in nucleotide sequences. Nucleic Acids Research, 34(Web Server issue), W676–W682. https://doi.org/10.1093/nar/gkl253
7. Kent, W. J., Sugnet, C. W., Furey, T. S., Roskin, K. M., Pringle, T. H., Zahler, A. M., & Haussler, D. (2002). The human genome browser at UCSC. Genome Research, 12(6), 996–1006. https://doi.org/10.1101/gr.229102
8. Lago, S., Nadai, M., Cernilogar, F. M., Kazerani, M., Domíniguez Moreno, H., Schotta, G., & Richter, S. N. (2021). Promoter G-quadruplexes and transcription factors cooperate to shape the cell type-specific transcriptome. Nature Communications, 12(1), 3885. https://doi.org/10.1038/s41467-021-24198-2
9. Li, G., Su, G., Wang, Y., Wang, W., Shi, J., Li, D., & Sui, G. (2023). Integrative genomic analyses of promoter G-quadruplexes reveal their selective constraint and association with gene activation. Communications Biology, 6(1), 625. https://doi.org/10.1038/s42003-023-05015-6 +1
10. Liu, Y., Li, J., Zhang, Y., Wang, Y., Chen, J., Bian, Y., Xia, Y., Yang, M.-H., Zheng, K., Wang, K.-B., & Kong, L.-Y. (2023). Structure of the major G-quadruplex in the human EGFR oncogene promoter adopts a unique folding topology with a distinctive snap-back loop. Journal of the American Chemical Society, 145(29), 16228–16237. https://doi.org/10.1021/jacs.3c05214 +1
11. Romano, F., Di Porzio, A., Iaccarino, N., Riccardi, G., Di Lorenzo, R., Laneri, S., Pagano, B., Amato, J., & Randazzo, A. (2023). G-quadruplexes in cancer-related gene promoters: From identification to therapeutic targeting. Expert Opinion on Therapeutic Patents, 33(11), 745–773. https://doi.org/10.1080/13543776.2023.2271168 +1
12. Roxo, C., & Pasternak, A. (2025). Switching off cancer—An overview of G-quadruplex and i-motif functional role in oncogene expression. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 116, 130038. https://doi.org/10.1016/j.bmcl.2024.130038 +1
13. Varshney, D., Spiegel, J., Zyner, K., Tannahill, D., & Balasubramanian, S. (2020). The regulation and functions of DNA and RNA G-quadruplexes. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 21(8), 459–474. https://doi.org/10.1038/s41580-020-0236-x
14. Wen, Q., Guo, L., Bordbar, F., & Nie, Q. (2025). G-quadruplexes in gene regulation and cellular function. Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA, 16(4), e70019. https://doi.org/10.1002/wrna.70019
15. Bahls, B., Aljnadi, I. M., Emídio, R., Mendes, E., & Paulo, A. (2023). G-quadruplexes in c-MYC promoter as targets for cancer therapy. Biomedicines, 11(3), 969. https://doi.org/10.3390/biomedicines11030969
التنزيلات
منشور
إصدار
القسم
الرخصة
الحقوق الفكرية (c) 2026 م.م سيف رضا غانم داخل
هذا العمل مرخص بموجب Creative Commons Attribution 4.0 International License.
