G-四链体DNA稳定剂的研究进展

人体端粒由富含鸟嘌呤(G)的DNA重复序列组成,该序列在一定的条件下可以形成G-四链体DNA的结构.小分子化合物诱导该结构的形成并使之稳定,不但可以抑制端粒酶的活性或降低癌基因的转录表达而达到抗肿瘤的目的,还可以作为G-四链体DNA的探针,辅助G-四链体DNA生物功能的研究及与之相关疾病的诊断.因此,G-四链体DNA稳定剂的设计是近年来化学生物学的重要前沿领域之一.到目前为止,G-四链体DNA稳定剂主要可分为有机小分子化合物和金属配合物.本文重点综述这两方面特别是后者的最新研究进展.     

钌配合物与G-四链体DNA的相互作用研究进展

人体端粒由富含鸟嘌呤(G)的DNA重复序列组成,该序列在一定条件下可以形成G-四链体DNA结构。小分子化合物诱导该结构的形成并使之稳定,可以抑制端粒酶活性而达到抗肿瘤的目的。因此,G-四链体DNA稳定剂的设计和筛选是近年来生物无机化学的重要前沿研究领域之一。在金属配合物中,钌配合物由于具有丰富的光化学、光物理特性以及生物活性,其作为G-四链体DNA稳定剂引起人们的高度关注。本文以近年一些代表性的研究工作为例,对钌配合物与G-四链体DNA相互作用方面的研究进展进行了综述。     

G-四链体-氯化血红素DNA酶在传感器设计中的应用

G-四链体-氯化血红素(hemin)DNA酶是一种由特定的核酸G-四链体与hemin结合后形成的具有过氧化物酶活性的人工模拟酶。作为一类重要的DNA酶,G-四链体-hemin DNA酶近年来在分析化学领域受到了越来越多的关注。目前这类DNA酶已被用在了多种传感器,包括金属离子传感器、适配体传感器、酶传感器、DNA传感器及药物传感器的设计当中。本文对G-四链体-hemin DNA酶在传感器设计中的应用进行了系统的介绍和评述,并对其未来的发展进行了初步的展望。     

Loop长度对G-四链体DNA识别和结合肿瘤细胞的能力的影响

G-四链体是由富含鸟嘌呤(G)的核酸通过π-π堆积形成的核酸二级结构.前期研究发现,G-四链体DNA对肿瘤细胞具有普遍识别和结合能力,且具有如抗肿瘤增殖等生物学活性,但G-四链体DNA的结构对其识别和结合肿瘤细胞的能力的影响还未见报道.本文采用圆二色光谱和凝胶电泳对不同连接环(loop)长度G-四链体DNA的结构和稳定...     

色胺修饰竹红菌素及其稀土离子配位聚合物与DNA相互作用研究

利用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、圆二色谱(CD)等方法研究了色胺修饰竹红菌素(DTrpHA)及其稀土离子配位聚合物(Y³⁺-DTrpHA, La³⁺-DTrpHA)与小牛胸腺DNA (CT DNA)和G-四链体22AG的相互作用.结果表明, DTrpHA及其配位聚合物中的色胺基团和竹红菌素基团均参与和双链CT DNA的作用,作用方式主要为沟槽作用.与G-四链体DNA作用后, DTrpHA及其配位聚合物中的色胺基团均具有较大的减色效应(> 45%)和峰位红移(≥ 4 nm),说明色胺基团与G-四链体采用外部堆积作用方式结合;而竹红菌素基团的减色效应相对较小且无明显峰位变化,表明竹红菌素基团采用非特异性作用方式与G-四链体的环区碱基或糖-磷酸骨架结合. G-四链体22AG的构象主要为分子内反平行结构,加入DTrpHA及其配位聚合物对G-四链体22AG的构象影响较小. Y³⁺-DTrpHA比DTrpHA和La³⁺-DTrpHA与G-四链体具有更强的相互作用. Y³⁺-DTrpHA使得CT DNA的熔解温度(T_m)上升了仅1.9 ℃,而使G-四链体的熔解温度上升了13.1 ℃.荧光嵌插剂置换实验 (FID)结果表明, Y³⁺-DTrpHA对G-四链体具有良好亲和性,具有较小的^G4DC₅₀值(使噻唑橙/G-四链体体系荧光下降50%所需配体或配合物的浓度)和较高的G-四链体选择性.     

血红素/G-四链体DNA酶的活性增强研究及其在生物传感器中的应用进展

血红素/G-四链体DNA酶是一类具有类过氧化物酶活性的DNA分子,因其具有出色的活性、易修饰性和可编程性,被广泛应用于生物传感器等领域。 本文先是简要介绍了G-四链体的结构,再主要综述了增强血红素/G-四链体DNA酶活性的策略及基于血红素/G-四链体DNA酶的生物传感器在生物标志物、微生物与生物毒素以及金属离子检测中的应用,并展望了血红素/G-四链体DNA酶的未来发展趋势。     

原癌基因c-myc启动区G-四链体结构及靶向小分子配体*

随着DNA G-四链体结构的发现和现代分子生物学技术对其与癌症关系的揭示,DNA G-四链体逐渐成为抗肿瘤药物研究的新靶点。c-myc启动区 G-四链体由于在细胞生长、增殖、凋亡、衰老及肿瘤形成等过程中的重要作用,成为DNA G-四链体中最受关注的序列之一。本文旨在对c-myc启动区 G-四链体的结构及靶向c-myc G-四链体的小分子配体的研究进展进行综述。首先,介绍c-myc G-四链体的生物学意义;其次,对几种常用的c-myc G-四链体的结构进行解析;最后,对以c-myc为靶点的小分子配体的研究进展及其与G-四链体的作用模式进行综述,并对目前以c-myc G-四链体为靶点、已经走向临床实验的CX-3543的开发与作用机制进行介绍。     

三联吡啶-萘酰亚胺二元化合物的合成及其与DNA的相互作用

本文合成了两种三联吡啶修饰的萘酰亚胺化合物NPI1和NPI2,并利用紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、圆二色光谱(CD)、荧光共振能量转移(FRET)等方法研究了它们与双链CT DNA和Htelo G-四链体DNA的相互作用。实验结果表明,化合物NPI1和NPI2对G-四链体DNA具有很好的结合能力和选择性,溶液中的碱金属离子种类和萘酰亚胺基团上的取代基对NPI1和NPI2与DNA的作用有很大的影响。在含K+的缓冲液中,NPI2与G-四链体的结合常数达到1.06×108 L/mol,是与双链CT DNA结合常数的268倍。圆二色谱结果表明在不含碱金属离子的溶液中,NPI1和NPI2可诱导Htelo DNA形成反平行结构G-四链体。Autodock分子对接模拟表明NPI1和NPI2可以通过堆积作用、静电作用、氢键等作用方式与G-四链体结合,使得它们对G-四链体具有很高亲和性(Ka>107 L/mol)。     

基于G-四链体-血红素和链式放大反应的基因检测传感器的构建

该文以特殊设计的DNA序列为捕获探针,以G-四链体-血红素复合物作为信号分子,利用链式反应实现目标DNA的灵敏检测。在目标DNA存在时,捕获探针与目标DNA相互识别,同时目标DNA能与辅助探针发生连续的链式反应,从而在电极表面引入大量G-四链体结构。血红素存在下,G-四链体可与血红素结合形成具有很强电化学信号的G-四链体-血红素复合物。用差分脉冲伏安法(DPV)扫描得到的电化学信号与体系中的目标DNA浓度存在对应关系,从而实现对目标DNA的检测。在各组分浓度最适的情况下,电流响应值与目标DNA浓度在0.01～10 pmol/L内具有良好的线性关系,检出限可达8 fmol/L。该传感器灵敏度高、特异性好,具有良好的应用前景。     

利用对G-四链体环部的构型调节进行传感器的设计

对鸟嘌呤碱基G重复序列之间连接环结构对G-四链体形成的影响进行了研究。发现在连接环较长,DNA链不易形成G-四链体的情况下,可以通过将环序列设计成双链结构的方式促进G-四链体的重新形成。这就为传感器的设计提供了一个新途径,即可以利用目标分子对环部双链的调节作用控制G-四链体DNA酶的活性。为证明这一点,在双链区域引入T-T碱基错配,破坏双链结构使DNA链不能形成G-四链体。Hg2+对T-T错配的稳定作用可以促进双链结构的形成,DNA链重新折叠成G-四链体,得到的G-四链体与氯化血红素(Hemin)结合后形成具有过氧化物酶活性的G-四链体DNA酶,据此构建了Hg2+传感器。利用此传感器可在10~700 nmol/L范围内实现Hg2+的定量检测,检出限为8.7 nmol/L。在此基础上,利用半胱氨酸可以将Hg2+从T-Hg2+-T碱基对上竞争下来的能力,设计了一种半胱氨酸的检测方法。此方法可以在20~600 nmol/L范围内实现半胱氨酸的定量检测,检出限为14 nmol/L。