《表1 单价阳离子半径[4]》

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《G四链体结构及其稳态》

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G四链体是由多聚阴离子通过静电力相互作用形成的。尽管位于G四链体结构周围的阳离子能够中和糖-磷脂骨架结构磷酸基团所带的负电荷，然而在G四链体的中间，是一个具有高电负性的孔道环境。该孔道通过静电作用力与阳离子相互作用，从而使得G四链体结构更加稳定。因此，单价和二价阳离子是稳定非经典核酸结构（如G四链体）的重要因素。不同阳离子对于G四链体稳定效力不同。一些早期研究表明，对G四链体结构稳定效力从大到小为:K+>Ca2+>Na+>Mg2+>Li+及K+>Rb+>Cs+。另外一个研究将单价阳离子和二价阳离子进行分类，并对其稳定G四链体能够进行排序，依次为:Sr2+>Ba2+>Ca2+>Mg2+以及K+>Rb+>Na+>Li+=Cs+。此外，阳离子半径是确保该离子具有稳定G四链体能力重要因素。不同阳离子半径如下表所示（表1，2）。对于K+和NH4+，其离子半径比较大（分别是0.133nm和0.148nm），因而不能结合在G四分体平面中央，而是位于两层G四分体平面之间。钾离子能够在两个连续的G四分体平面之间与鸟嘌呤羰基形成八个配位键键。G四分体平面中间以及横向环、对角环之间的空间是结合钾离子的区域。然而，对于钠离子，其离子半径较小（0.095nm），可镶嵌在单个G四分体平面上与鸟嘌呤结合形成四个配位键[13]。四个配位键能够稳定四分体平面而对于四链体结构稳定性较弱，因此Na+对G四链体结构稳定性弱于K+。在众多阳离子中，钾离子是对G四链体稳定效应最强的单价阳离子。在生物体中，钾离子是维持生命活动重要离子。在人体中钾离子含量大约为50mmol/Kg，一个70Kg的成年人体内共有3500mmol钾离子。其中98%钾离子在细胞中，细胞内钾离子浓度是细胞外钾离子浓度的5倍[14]。而细胞中这种富含钾离子的环境有利于G四链体结构形成。