除了傳統的DNA雙螺旋，富含鳥嘌呤的核酸分子可以形成四股鏈的G-四鏈體結構。能夠形成G-四鏈體的序列在基因組DNA中廣泛存在並在啟動子附近聚集。這一現象提示G-四鏈體具有重要生物學功能。G-四鏈體在細胞中的存在也在約兩年前得到證實。由於鑒定G-四鏈體結構的物理化學技術難以用於雙鏈DNA及細胞內，G-四鏈體結構能夠那些生理過程中形成，形成和它們的生物學作用的機製仍然不清楚。 

　　譚錚研究組於2013年發現了一種在轉錄中由DNA非模板鏈和所轉錄的RNA共同形成的新型G-四鏈體結構，即DNA:RNA雜合G-四鏈體。這一新結構的發現使基因組中潛在形成G-四鏈體的位點數增加了數倍。雜合G-四鏈體數量與表達譜的關係分析提示它可能內源性地決定了基因的表達能力。研究組後續的研究在雜合G-四鏈體結構與功能上獲得了係列新進展。 

　　通過對真核物種中具有雜合G-四鏈體形成能力的序列進行查找和統計分析，發現從兩棲類動物開始，雜合G-四鏈體序列開始集中在幾乎所有基因轉錄起始位點下遊1 kb的區域，並表現出對於DNA非模板鏈的偏好。由於雜合G-四鏈體的形成必須有非模板鏈的參與，這些結果表明高等動物已進化出以雜合G-四鏈體結構為基礎的、針對幾乎所有基因的轉錄調控機製。該結果於2013年發表於《Nucleic Acids Research》，第一作者為博士生肖姍同學。該論文的Supplementary material提供了全自動搜尋雜合G-四鏈體序列的軟件。文章鏈接：Xiao, S., Zhang, J.Y., Zheng, K.W., Hao, Y.H. and Tan, Z. (2013) Bioinformatic analysis reveals an evolutional selection for DNA:RNA hybrid G-quadruplex structures as putative transcription regulatory elements in warm-blooded animals. Nucleic Acids Res., 41, 10379-10390. 

　　隨後研究組博士生張佳宇同學揭示了DNA:RNA雜合G-四鏈體結構形成的分子機製。研究表明雜合G-四鏈體的形成通過R-loop®ssRNA®雜合G-四鏈體的途徑，並展示了幹預這種雜合G-四鏈體形成的有效途徑。這些結果為幹預基因表達提供了新的可能技術。上述結果以張佳宇同學為第一作者於2014年發表於《Journal of the American Chemical Society》。文章鏈接：Zhang, J.Y., Zheng, K.W., Xiao, S., Hao, Y.H. and Tan, Z. (2014) Mechanism and manipulation of DNA:RNA hybrid G-quadruplex formation in transcription of G-rich DNA. J. Am. Chem. Soc., 136, 1381-1390. 

　　人類線粒體DNA含有保守序列CSB II區，它停止RNA的轉錄，並以RNA作為引物進行線粒體DNA的複製。研究組最近發現轉錄在CSB II區形成DNA:RNA雜合G-四鏈體，並導致RNA轉錄的中斷。這一結果表明雜合G-四鏈體可能參與線粒體DNA的複製起始。該結果於2014年由鄭克威作為第一作者發表於《Nucleic Acids Research》。文章鏈接：Zheng, K.W., Wu, R.Y., He, Y.D., Xiao, S., Zhang, J.Y., Liu, J.Q., Hao, Y.H. and Tan, Z. (2014) A competitive formation of DNA:RNA hybrid G-quadruplex is responsible to the mitochondrial transcription termination at the DNA replication priming site. Nucleic Acids Res., 42, 10832-10844. 

　　以往研究的G-四鏈體多是三層及以上G-quartet的分子內G-四鏈體。研究組最近發現轉錄中能夠形成兩層G-quartet的DNA:RNA雜合G-四鏈體。形成這類G-四鏈體的序列幾乎在所有的人類基因中都有分布，而且數量很高。這種G-四鏈體存在時間隻有幾分鍾，可能是一類在時效性反應過程中起微調或反映轉錄狀態作用的特殊的G-四鏈體。該項研究於2014年發表在Angew. Chem. Int. Ed.上，第一作者為博士生肖姍同學。文章鏈接：Xiao, S., Zhang, J.Y., Wu, J., Wu, R.Y., Xia, Y., Zheng, K.W., Hao, Y.H., Zhou, X. and Tan, Z. (2014) Formation of DNA:RNA Hybrid G-Quadruplexes of Two G-Quartet Layers in Transcription: Expansion of the Prevalence and Diversity of G-Quadruplexes in Genomes. Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 53, 13110-13114. 

　　檢測體外轉錄係統中形成的雜合G-四鏈體相對較易。但是在細胞內檢測雜合G-四鏈體尚缺乏方法。博士生吳壬乙發現與經典的G-四鏈體相比，雜合G-四鏈體導致的轉錄中斷具有與其結構特點相對應的獨特的模式和特征。基於這一發現，該同學在活細菌中檢測到了雜合G-四鏈體的形成和它對轉錄造成的中斷，並發現雜合G-四鏈體相對於經典的G-四鏈體是導致轉錄中斷的主要因素。該論文以吳壬乙為第一作者於2014年被Angew. Chem. Int. Ed.接收。 

　　上述研究工作得到科技部973項目、國家自然科學基金委重點和麵上基金的資助。