Um G-quadruplex (G4) é uma estrutura secundária de quatro fitas que pode adotar os ácidos nucléicos ( DNA ou RNA ) ricos em resíduos de guanina . Esta estrutura é baseada em emparelhamentos de bases tipo Hoogsteen formando uma bandeja de quatro resíduos de guanina (G), também denominada "nibble". O empilhamento paralelo e ininterrupto de pelo menos dois quartetos, intercalados por um cátion monovalente ( sódio ou potássio ) que estabiliza a estrutura, constitui G4. Isso envolve uma estrutura primária de DNA contendo quatro pares de Gs que podem estar na mesma molécula de DNA (intramolecular G4) ou em diferentes moléculas de DNA (intermolecular G4).
G-quartetos e G-quadruplexes foram caracterizados pela primeira vez em 1962 por difração de raios-X . Eles foram estudados em detalhe in vitro , e foi demonstrado que eles se formam em condições de salinidade fisiológica e pH, e que muitas proteínas são capazes de fixar, estabilizar ou, pelo contrário, desenrolar essas estruturas in vitro (para revisão).
Além dos telômeros , estudos de bioinformática revelaram uma forte presença de sequências potencialmente capazes de formar G-quadruplexes em todos os genomas analisados até agora (mais de 270.000 em humanos). Estas sequências são altamente enriquecidas em certos loci, em particular ao nível dos promotores e da extremidade 5'-UTR dos ARNs mensageiros e isto relaciona-se mais particularmente com certas classes de genes , enquanto outros não os têm. Isso sugere um papel conservado de controle transcricional , splicing ou tradução para essas estruturas secundárias. Em adição a este papel putativo no controlo da expressão do gene, G4 parecem estar envolvidos em muitos outros processos celulares, tais como ribossomas biogénese e ARN ribossomal maturação , a recombinação homóloga , a regulação do telero estrutura , e a inibição ou a iniciação da replicação de ADN ribossomal e telómeros . O envolvimento de G4 nesses mecanismos onde o DNA é ativamente aberto é consistente com a ideia de que G4 só pode ser formado quando o DNA (ou RNA ) está na forma de fita simples .
Vários estudos demonstraram recentemente, direta ou indiretamente, a existência de G-quadruplex em organismos vivos. Nos ciliados por visualização direta usando anticorpos extremamente finos do G-quadruplex formado pelos telômeros de Stylonychia lemnae, bem como o papel de duas proteínas teloméricas (TEBPα e ß) na formação desta estrutura demonstrando um importante papel do G-quadruplex na metabolismo dos telômeros. Em humanos, a existência de G-quadruplexes foi demonstrada usando ligantes que se ligam especificamente a G-quadruplexes teloméricos. Em bactérias, a formação de G-quadruplex durante a transcrição foi demonstrada por microscopia eletrônica em E. coli. Um campo de estudo dos quadruplexes G também reside em sua visualização ao vivo em uma célula viva, em particular por meio de métodos de espectroscopia .