端粒是真核生物线性染色体末端的特殊结构,具有保护染色体遗传信息完整性的重要作用,与细胞寿命、癌症的产生具有重要关联。G四联体（G4）DNA是富含G碱基的DNA形成的特殊折叠结构,广泛分布于端粒以及基因启动子等区域,与相关区域的功能具有密切关系,其结构与折叠过程尚有诸多不明确之处。G三联体（G-triplex）DNA结构为G4 DNA折叠过程中的重要中间体,目前其分子结构和折叠过程尚未完全明了。本论文主要利用单分子荧光共振能量转移（smFRET）等技术对G-triplex DNA的结构和折叠动力学过程开展研究。smFRET技术是目前广泛使用的单分子生物技术。利用供体与受体荧光分子间能量转移效率与距离六次方呈反比关系的特性,smFRET技术可测量生物大分子的构象变化等信息,是具有较高精度的分子尺。本工作中,我们首先对smFRET数据处理算法进行了优化,使算法在取点、校准配对、筛选优质数据以及拟合过程中更加自动化也更客观,有效提高了最终实验结果的信噪比。荧光共振能量转移过程中,供体与受体荧光光强具有负相关关系。本优化算法利用该性质,计算光强的相关系数并设定阈值进行筛选,有效排除了大量杂质对实验数据的干扰。同时,该算法对隐马尔可夫模型拟合的过程进行了优化,通过使用Baum-Welch算法对同一实验条件下所有EFRET-t曲线进行全局参数学习,使得只需一次初值参数输入,即可获得转移矩阵与态位置。优化后的算法能更快得到各折叠态的准确位置以及所占比例。使用优化前后的算法处理同一段G4 DNA在K+溶液中折叠的录像,优化算法给出的实验结果信噪比更高、数据量更大,更清晰地体现了G4 DNA在K+溶液中折叠的多态性。该优化算法有效提高了smFRET实验数据处理的效率和准确性,相信对相关研究者有重要帮助。在前面工作的基础上,我们利用smFRET等技术对G-triplex DNA的结构和折叠动力学过程开展了研究。我们首先研究了G4 DNA的折叠中间体G-triplex,通过变换多个位点荧光标记的单分子荧光共振能量转移（smFRET）实验证明G-triplex在K+溶液中折叠存在平行与反平行两种构型。通过圆二色光谱（CD）实验发现,当G-triplex序列两端存在单链或双链DNA时,两种构型的折叠速率均会明显下降。同时,在G-triplex序列5’端存在单链或者双链DNA时,反平行构型G-triplex的折叠会受到抑制。通过进一步的smFRET实验,我们对5’端双链会抑制反平行构型G-triplex折叠的结论加以验证。根据以上所有的实验结果,我们提出了G-triplex折叠过程的路径图。该路径图补充了前人未知的平行结构G-triplex的折叠过程,对平行结构G4的折叠路径给出了更加合理的推测,同时也更好地解释了G4 DNA在折叠过程中受到邻近DNA的影响。