A G-kvadruplex (G4) egy négyszálú másodlagos szerkezet, amely befogadhatja a guanin maradékaiban gazdag nukleinsavakat ( DNS vagy RNS ) . Ez a szerkezet alapul párosításokat a bázisok írja Hoogsteen képező tálcát négy maradékok a guanin (G), más néven „nibble”. Legalább két kvartett párhuzamos és megszakítás nélküli halmaza, amelyet a szerkezetet stabilizáló monovalens kation ( nátrium vagy kálium ) interkalál, a G4-et alkotja. Ez magában foglal egy primer DNS-szerkezetet, amely négy pár G-t tartalmaz, amelyek ugyanazon a DNS-molekulán (intramolekuláris G4) vagy különböző DNS-molekulákon (intermolekuláris G4) fekszenek.
A G-kvartetteket és a G-quadruplexeket először 1962-ben jellemezték röntgendiffrakcióval . In vitro részletesen tanulmányozták őket , és bebizonyosodott, hogy fiziológiás sótartalomban és pH-körülmények között alakulnak ki, és hogy sok fehérje képes rögzíteni, stabilizálni vagy éppen ellenkezőleg kibontani ezeket a struktúrákat in vitro. (Áttekintés céljából).
A telomerek mellett a bioinformatikai vizsgálatok kimutatták, hogy az összes eddig elemzett genomban potenciálisan G-quadruplexek képződésére képes szekvenciák vannak jelen (emberben több mint 270 000). Ezek a szekvenciák erősen dúsított bizonyos lókuszok, a különösen szinten a promoterek , valamint a 5'-UTR végén a messenger RNS-ek , és ez a tárgya különösen bizonyos osztályok gének , míg mások hiányzik őket. Ez a transzkripciós kontroll , splicing vagy transzláció konzervált szerepét sugallja ezeknek a másodlagos struktúráknak. Ezen a génexpresszió szabályozásában játszott feltételezett szerep mellett a G4-ek sok más sejtes folyamatban is szerepet játszanak, például a riboszóma biogenezisében és a riboszomális RNS érésében , a homológ rekombinációban , a telomer szerkezet szabályozásában , valamint a riboszomális DNS-ek és telomerek replikációjának gátlásában vagy megindításában. . A G4 részvétele ezekben a mechanizmusokban, ahol a DNS aktívan megnyílik, összhangban áll azzal az elképzeléssel, hogy a G4 csak akkor képződhet, ha a DNS (vagy RNS ) egyszálú formában van .
A közelmúltban számos tanulmány igazolta közvetlenül vagy közvetetten a G-quadruplex létezését élő organizmusokban. Ciliátokban, közvetlen megjelenítéssel, a Stylonychia lemnae telomerjei által képzett G-quadruplex rendkívül finom antitestjeivel , valamint két telomer fehérje (TEBPα és ß) szerepével ennek a szerkezetnek a kialakulásában, ami a G-quadruplex fontos szerepét bizonyítja a telomer anyagcsere. Emberben a G-kvadruplexek létezését kimutatták, hogy a telomer G-kvadruplexeket specifikusan kötő ligandumok alkalmazzák. Baktériumok esetében a transzkripció során a G-quadruplex képződését elektronmikroszkóppal igazolták E. coliban. A G-quadruplexek vizsgálati területe az élő sejtekben való élő vizualizációjuk is, különösen spektroszkópiai módszerekkel .