DNA tworzy zwykle dupleks, czyli strukturę dwuniciową. Jakkolwiek, niektóre elementy kwasów nukleinowych mogą przyjmować niezwykłe struktury, np. w przypadku nadmiaru zasady guaninowej. Powstaje wtedy czteroniciowa struktura kwasu nukleinowego zwana G-kwadrupleksem, cechująca się dużą plastycznością w porównaniu do standardowej formy dwuniciowej.
Unikalne właściwości obejmują polimorfizm, odporność i szybkie fałdowanie. Przekłada się to na ich ważne funkcje biologiczne w rozwoju chorób i w starzeniu — G-kwadrupleksy występują powszechnie w telomerach i onkogenach oraz mogą być ważne dla cykli życiowych wirusów.
W projekcie "Single unusual DNA" (SINGLE UNUSUAL DNA) odkryto nowy typ połączenia dupleks–kwadrupleks, który umożliwia uzyskanie niespotykanego, trzycząsteczkowego kwadrupleksu. Badacze użyli magnetycznych szczypców do przyłożenia pikoniutonowych (pN) sił do nowo stworzonej, niezwykłej struktury DNA. Podzielono siłę niutona przez milion, aby uzyskać nieznaczne siły w skali pN, zdolne do wywołania subtelnych zmian i ukazania w ten sposób szczegółowej struktury badanych molekuł.
Do tworzenie G-kwadrupleksu potrzeba kompatybilnego kationu takiego jak jon sodu (Na+). Dodano więc Na+, aby indukować utworzenie kwadrupleksu. Różnicowanie ilości dodawanego cukru pokazało, że właściwości G-kwadrupleksu zależą od stężeń panujących w otoczeniu. Co więcej, wysokie stężenie jonów hydroksylowych wpływa na konformację molekuł.
Zespół odkrył również, że można wytworzyć strukturę z dwoma różnymi kwadrupleksami zależnie od buforu inkubacyjnego i pH. Ma to duże znaczenie praktyczne. Taka struktura może zostać przekształcona w logiczną bramkę DNA do badań pojedynczych molekuł.
Wyniki projektu opublikowano na łamach prestiżowych czasopism naukowych. Należą do nich Angewandte Chemie International Edition, Chemical Science oraz Chemistry – A European Journal. Niniejsze prace zostały również wyróżnione jako nowe odkrycie przez Faculty of 1000.
Jako że G-kwadrupleksy są składowymi biologicznie ważnych struktur, ich zastosowania będą miały duże znaczenie dla nauki i medycyny. Należy do nich tworzenie terapii przewlekłych chorób będące wynikiem starzenia, w tym nowotworów złośliwych.
