Increased Pur-alpha (Pura) protein levels in animal models alleviate certain cellular symptoms of the disease spectrum amyotrophic lateral sclerosis/frontotemporal dementia (ALS/FTD). Pura is a member of the Pur family of evolutionarily conserved guanine-rich polynucleotide binding proteins containing a repeated signature PUR domain of 60-80 amino acids. Here we have employed a synthetic peptide, TZIP, similar to a Pur domain, but with sequence alterations based on a consensus of evolutionarily conserved Pur family binding domains and having an added transporter sequence. A major familial form of ALS/FTD, C9orf72 (C9), is due to a hexanucleotide repeat expansion (HRE) of (GGGGCC), a Pur binding element. We show by circular dichroism that RNA oligonucleotides containing this purine-rich sequence consist largely of parallel G-quadruplexes. TZIP peptide binds this repeat sequence in both DNA and RNA. It binds the RNA element, including the G-quadruplexes, with a high degree of specificity versus a random oligonucleotide. In addition, TZIP binds both linear and G-quadruplex repeat RNA to form higher order G-quadruplex secondary structures. This change in conformational form by Pur-based peptide represents a new mechanism for regulating G quadruplex secondary structure within the C9 repeat. TZIP modulation of C9 RNA structural configuration may alter interaction of the complex with other proteins. This Pur-based mechanism provides new targets for therapy, and it may help to explain Pura alleviation of certain cellular pathological aspects of ALS/FTD.

中文翻译：

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合成的基于Pur的肽结合并改变C9orf72 ALS / FTD的RNA重复序列中存在的G-四链体二级结构。

在动物模型中增加的Pur-alpha（Pura）蛋白水平可缓解疾病谱性肌萎缩性侧索硬化/额颞痴呆（ALS / FTD）的某些细胞症状。Pura是Pur家族进化上保守的富含鸟嘌呤的多核苷酸结合蛋白的成员，该蛋白含有60-80个氨基酸的重复签名PUR结构域。在这里，我们采用了与Pur结构域相似的合成肽TZIP，但基于进化保守的Pur家族结合结构域的共识并具有附加的转运蛋白序列进行了序列改变。ALS / FTD的主要家族形式C9orf72（C9）是由于Pur结合元件（GGGGCC）的六核苷酸重复扩增（HRE）所致。我们通过圆二色性表明包含这种富含嘌呤的序列的RNA寡核苷酸主要由平行的G四联体组成。TZIP肽结合了DNA和RNA的重复序列。与随机寡核苷酸相比，它以高度特异性结合RNA元件，包括G-四链体。另外，TZIP结合线性和G-四链体重复RNA以形成更高阶的G-四链体二级结构。基于Pur的肽在构象形式上的这种变化代表了一种调节C9重复序列内G四链体二级结构的新机制。C9 RNA结构配置的TZIP调节可能会改变复合物与其他蛋白质的相互作用。这种基于Pur的机制为治疗提供了新的靶点，并且可能有助于解释Pura对ALS / FTD某些细胞病理方面的缓解作用。与随机寡核苷酸相比，具有高度的特异性。另外，TZIP结合线性和G-四链体重复RNA以形成更高阶的G-四链体二级结构。基于Pur的肽在构象形式上的这种变化代表了一种调节C9重复序列内G四链体二级结构的新机制。C9 RNA结构配置的TZIP调节可能会改变复合物与其他蛋白质的相互作用。这种基于Pur的机制为治疗提供了新的靶点，并且可能有助于解释Pura对ALS / FTD某些细胞病理方面的缓解作用。与随机寡核苷酸相比，具有高度的特异性。另外，TZIP结合线性和G-四链体重复RNA以形成更高阶的G-四链体二级结构。基于Pur的肽在构象形式上的这种变化代表了一种调节C9重复序列内G四链体二级结构的新机制。C9 RNA结构配置的TZIP调节可能会改变复合物与其他蛋白质的相互作用。这种基于Pur的机制为治疗提供了新的靶点，并且可能有助于解释Pura对ALS / FTD某些细胞病理方面的缓解作用。基于Pur的肽在构象形式上的这种变化代表了一种调节C9重复序列内G四链体二级结构的新机制。C9 RNA结构配置的TZIP调节可能会改变复合物与其他蛋白质的相互作用。这种基于Pur的机制为治疗提供了新的靶点，并且可能有助于解释Pura对ALS / FTD某些细胞病理方面的缓解作用。基于Pur的肽在构象形式上的这种变化代表了一种调节C9重复序列内G四链体二级结构的新机制。C9 RNA结构配置的TZIP调节可能会改变复合物与其他蛋白质的相互作用。这种基于Pur的机制为治疗提供了新的靶点，并且可能有助于解释Pura对ALS / FTD某些细胞病理方面的缓解作用。