G4 結構的前沿研究涵蓋活細胞可視化、基因組分布和藥物化學。
活細胞中 G4 的存在證據
BG4 抗體（Biffi et al., 2013, Nat. Chem.）在固定細胞中偵測 G4 結構——免疫螢光顯示 G4 主要在 S 期出現（複製時雙股 DNA 解開暴露單股）。SiR-PyPDS（Di Antonio et al., 2020）是第一個可在活細胞中可視化 G4 的螢光探針。CUT&Tag 和 G4-ChIP-seq 技術定位了基因組中 ~10,000 個 G4 形成位點，富集在啟動子和增強子區域。
G4 的結構多態性
相同序列可在不同條件下形成不同拓撲——人類端粒 G4 在 NMR（溶液）中呈 hybrid type，在 X 射線晶體結構中呈 parallel propeller type。這種多態性對藥物設計造成挑戰——藥物需選擇性結合特定拓撲。CD 光譜是快速區分拓撲的工具：parallel（~265 nm 正峰, ~240 nm 負峰）；antiparallel（~295 nm 正峰, ~260 nm 負峰）；hybrid（兩者混合）。
G4 在轉錄調控中的機制
MYC 啟動子的 NHE III₁ 區域含有一個關鍵的 G4 motif——NM23-H2（nuclease hypersensitive element 結合蛋白）結合此 G4 後招募轉錄機器。穩定 G4（如以 TMPyP4 或更選擇性的 quindoline 衍生物）阻止 NM23-H2 結合→抑制 MYC 轉錄。Hurley 實驗室（2002-2024）系統開發了 G4-targeting 抗癌策略。
R-loop 和 G4 的交叉
轉錄過程中，模板股被 RNA 占據形成 RNA:DNA hybrid（R-loop），非模板股的 G-rich 序列可形成 G4。G4-R-loop 結構是基因組不穩定的雙重威脅——需要 FANCJ 和 DHX36 (RHAU) 等 helicase 解除。與 Fanconi 貧血、ATR-Chk1 pathway 和 DNA 損傷反應密切相關。
文獻參考：Sen, D. & Gilbert, W. (1988). Nature, 334, 364-366. / Biffi, G. et al. (2013). Nat. Chem., 5, 182-186. / Siddiqui-Jain, A. et al. (2002). PNAS, 99, 11593-11598.