حلقه تترا

حلقه‌های تترا (Tetraloops) ساختارهای ثانویه رایج در آران‌ای هستند که از چهار نوکلئوتید تشکیل شده و معمولاً در انتهای ساقه-حلقه‌ها یافت می‌شوند. این ساختارها نقش مهمی در تثبیت معماری سه‌بعدی RNA و واسطه‌گری تعاملات مولکولی ایفا می‌کنند.^[۲]

انواع و طبقه‌بندی

سه کلاس عمده حلقه‌های تترا بر اساس توالی بازهای نوکلئوتیدی شناسایی شده‌اند:

نوع	توالی متداول	ویژگی‌های ساختاری
GNRA	GAAA, GCAA	تشکیل پیوند هیدروژنی غیرمعمول بین G و A
UNCG	UUCG	وجود ساختار سنجاق‌سری بسیار پایدار
CUUG	CUUG	اتصال به یون‌های منیزیم برای پایداری

انواع نادرتر

GNRNA: شامل توالی‌هایی مانند GAGA
ANTA: مانند AUUA در RNAهای ویروسی
UGAA: در ریبوزوم باکتریایی^[۳]

ویژگی‌های ساختاری

حلقه‌های تترا از طریق مکانیسم‌های زیر پایداری ساختاری ایجاد می‌کنند:

پیلینگ بازها: چینش خاص بازها مانند ساختار _trans_ Sugar Edge/Watson-Crick در GNRA
برهمکنش‌های فسفات: اتصال بین گروه فسفات نوکلئوتید اول و چهارم
پیوندهای هیدروژنی غیرمعمول: مانند پیوند G(N2)-A(N7) در GAAA

عملکردهای زیستی

پایداری ساختاری: افزایش Tm (دمای ذوب) ساقه-حلقه تا ۱۵°C^[۴]
شناسایی مولکولی: اتصال به پروتئین‌های روبشی مانند L7Ae در آرکئا
خمش RNA: ایجاد زوایای ۶۰–۸۰ درجه در مارپیچ RNA

کاربردهای بیوتکنولوژی

حلقه‌های تترا در طراحی:

ریبوسویچ‌های مصنوعی برای کنترل بیان ژن
آپتامرها با خاصیت اتصال بالا
نانوساختارهای RNA با پایداری حرارتی بهبودیافته^[۵]

بیماری‌ها و جهش‌ها

جهش در حلقه‌های تترا با موارد زیر مرتبط است:

سندرم X شکننده (FMR1): جهش CGG در منطقه 5'UTR
آتاکسی فردریش: گسترش GAA در اینترون ۱ از ژن FXN
دیستروفی میوتونیک نوع ۱: تکثیر CUG در mRNA DMPK^[۶]

منابع

↑ Cate, J.H. , Gooding, A.R. , Podell, E. , Zhou, K. , Golden, B.L. , Kundrot, C.E. , Cech, T.R. , Doudna, J.A. (1996). "Crystal structure of a group I ribozyme domain: principles of RNA packing". Science. 273 (5282): 1676–1685. doi:10.1126/science.273.5282.1678. PMID 8781224.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
↑ Woese CR, Winkers S, Gutell RR (1990). "Architecture of ribosomal RNA: Constraints on the sequence of "tetra-loops"". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 87 (21): 8467–71. doi:10.1073/pnas.87.21.8467. PMC 54977. PMID 2236056.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)
↑ Leontis, N.B. (2002). "Non-Watson-Crick Basepairing in RNA". Q Rev Biophys. 35 (3): 305–310. doi:10.1017/S0033583502003795.
↑ RNA Structure and Function. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2018. pp. 89–93. ISBN 978-1-62182-147-1. {{cite book}}: Check |isbn= value: checksum (help)
↑ Jaeger, L. (2021). "RNA Nanotechnology". ACS Nano. 15 (3): 3625–3630. doi:10.1021/acsnano.0c10435.
↑ Cooper, T.A. (2019). "RNA Pathogenesis in Neuromuscular Diseases". Ann Neurol. 85 (5): 685–697. doi:10.1002/ana.25485.

[1] Cate, J.H. , Gooding, A.R. , Podell, E. , Zhou, K. , Golden, B.L. , Kundrot, C.E. , Cech, T.R. , Doudna, J.A. (1996). "Crystal structure of a group I ribozyme domain: principles of RNA packing". Science. 273 (5282): 1676–1685. doi:10.1126/science.273.5282.1678. PMID 8781224.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)

[Woese1990-2] Woese CR, Winkers S, Gutell RR (1990). "Architecture of ribosomal RNA: Constraints on the sequence of "tetra-loops"". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 87 (21): 8467–71. doi:10.1073/pnas.87.21.8467. PMC 54977. PMID 2236056.{{cite journal}}: نگهداری یادکرد:نام‌های متعدد:فهرست نویسندگان (link)

[3] Leontis, N.B. (2002). "Non-Watson-Crick Basepairing in RNA". Q Rev Biophys. 35 (3): 305–310. doi:10.1017/S0033583502003795.

[4] RNA Structure and Function. Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2018. pp. 89–93. ISBN 978-1-62182-147-1. {{cite book}}: Check |isbn= value: checksum (help)

[5] Jaeger, L. (2021). "RNA Nanotechnology". ACS Nano. 15 (3): 3625–3630. doi:10.1021/acsnano.0c10435.

[6] Cooper, T.A. (2019). "RNA Pathogenesis in Neuromuscular Diseases". Ann Neurol. 85 (5): 685–697. doi:10.1002/ana.25485.

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]