化学干预N6-甲基腺嘌呤修饰的研究进展

信使RNA(Messenger RNA, mRNA)上存在众多修饰,包括N⁶-甲基腺嘌呤修饰(N⁶-methyladenosine, m⁶A)、N¹-甲基腺嘌呤修饰(N¹-methyladenosine, m¹A)及胞嘧啶甲基化(5-methylcytosine, m⁵C)等.其中, m⁶A是mRNA内部修饰碱基中占比最高的一种,影响着mRNA的5′和3′端加工、在细胞中的定位、降解和翻译等过程,并在转录后调控基因表达水平,以此参与胞内的多种生理活动.本文综合评述了m⁶A修饰的分子机制及其与多种疾病的关系,概述了m⁶A鉴定技术的发展历程,重点讨论了m⁶A化学干预的最新研究进展,以期让读者全面了解m⁶A修饰,并为后续开发针对m⁶A修饰的小分子药物提供参考.     

亚硫酸钠介导的S4U转化检测转录组新生RNA中m6A

发展了亚硫酸钠介导的4-硫代尿苷(s⁴U)转化为胞苷(C)的方法, 用s⁴U标记新生RNA, 通过反应将s⁴U转化为C可成功检测新生RNA. 将新生RNA使用s⁴U标记后进行反应, 再使用m⁶A抗体对m⁶A片段进行富集, 从m⁶A中分析T到C突变位点便成功区分出含m⁶A的新生RNA. 该方法有希望应用于单个基因上m⁶A的动态变化检测, 有助于人们进一步了解m⁶A的修饰机制, 为m⁶A功能研究提供新的方法.     

N4-乙酰胞苷RNA检测技术的研究进展

细胞中的mRNA和非编码RNA包含着大量的表观化学修饰.在这些修饰中, N⁴-乙酰胞苷(ac4C)是较为独特的一种,在真核生物和原核生物的tRNA, rRNA和mRNA中均有发现.研究表明, ac4C RNA可能具有多种生物学功能,包括调节蛋白的翻译过程、影响RNA的稳定性及改变RNA-蛋白相互作用等.但当前对其修饰路径的研究还不成熟,催化ac4C RNA形成的乙酰转移酶目前仅有NAT10被鉴定出来.不仅如此,目前对ac4C RNA进行检测和测序的技术手段还相当局限.本文综合评述了ac4C RNA的分布以及在基因表达调控中的作用和机制,重点介绍了ac4C RNA的检测技术,并对ac4C RNA当前研究中的不足和机遇进行了总结和展望.     

RNA表观遗传修饰——N~6-甲基腺嘌呤与植物的生长发育

RNA表观遗传修饰N~6-甲基腺嘌呤(m~6A)是真核生物信使RNA(mRNA)上存在的最为广泛的中间化学修饰。它在哺乳动物中存在较为广泛,证实m~6A为mRNA上的动态可逆化修饰,它由甲基转移酶复合物(编码器)催化形成,同时可以被去甲基酶(消码器)氧化去甲基;m~6A可以被结合蛋白(读码器)识别,进而调控mRNA的剪接、稳定性、翻译、出核等。相较之下,m~6A在植物中的研究较少。本文将简要回顾目前m~6A的研究进展,重点综述m~6A在植物中的研究结果,展望m~6A在植物生长发育和应对外界刺激时的潜在重要功能。     

含5-氟尿嘧啶生物可降解聚磷酰胺的合成及其抗肿瘤活性研究

通过L-赖氨酸(N¹-5-氟尿嘧啶)烷基酯双盐酸盐与二氯磷酸乙酯、二氯膦甲酸乙酯、二氯膦乙酸乙酯共聚,合成了三类12种侧链含5-氟尿嘧啶的聚磷酰胺。聚合物的结构经UV、IR、¹H NMR及元素分析鉴定。聚合物用微量细胞培养四氮唑实验方法(MTT法)进行了对人肝癌细胞系Bel-7402细胞的微量培养实验。     

鲁米诺-二甲亚砜-氢氧化钠体系化学发光机理的理论研究

用密度泛函理论(DFT) B3PW91/6-31G**方法研究了鲁米诺-二甲亚砜-氢氧化钠化学发光反应体系中反应物、中间体和产物的分子结构和振动频率, 用B3PW91/6-311＋G(3df,2p)方法获得反应能量以及用时间相关(Time Dependent, TD)的B3PW91/6-311＋G(3df, 2p)方法进行电子激发能态分析. 研究结果支持了下列化学发光反应通道: LH₂(¹A)＋OH^－ →LH₂•OH^－(¹A)→LH^－(¹A)→L^·－(²A)→TS₁(³A)→LO₂^2－(³A)→TS₂(³A)→AP^2－*(?³A)→AP^2－(X³A)＋hν, 最后即AP^2－*回到基态发光; 或AP^2－*(?³A)→AP^2－*(?¹A)→AP^2－(a¹A)＋hν, 即激发态势能面交叉后的单重态跃迁发光. 它们在可见光区域主要有400～460和500～530 nm的强吸收谱带, 与实验结果符合. 研究还表明, 质子化的鲁米诺能量将大幅度降低, 说明酸性溶液导致鲁米诺的反应活性降低, 从理论上解释了鲁米诺化学发光体系的溶液须呈碱性, pH值影响发光反应的实验事实.     

两种新型F-荧光化学传感器的合成及其性质研究

本文设计合成了N⁶-对甲苯磺酰胺腺嘌呤(I)和邻苯二对甲苯磺酰胺(Ⅱ)两种主体化合物.通过对其与阴离子物种之间相互作用的研究发现,它们在乙腈溶液中和Cl^-、Br^-、NO₃^-、NO₂^-、HSO₄^-、Ac^-、F^-几种阴离子相互作用时,仅对F^-具有专一的选择性识别作用.F^-离子可使I和Ⅱ主体的荧光吸收猝灭并发生红移.通过试验证明,F^-离子和I、Ⅱ主体的识别作用机理是因形成了激基缔合物.     

六次甲基四胺与氯化苄加合物的晶体结构

六次甲基四胺(HMT)与氯化苄加成所得的Sommelet反应中间产物的单晶样品用SYNTEX R3型四圆衍射仪,以θ/2θ扫描方式收集了2677个衍射数据并进行了结构分析.晶体属空间群P2₁2₁2₁.晶胞参数α=7.692(1)Å,b=18.405(3)Å,c=19.059(3)Å,晶胞中含八个G₆H₅CH₂Cl·N₄(CH₂)₆.经PL,K,B及吸收因子的校正得绝对强度.全部非氢原子坐标的初始参数由SHELXTL直接法程序所得的E图导出.对坐标及热参数经六轮块矩阵最小二乘法修正,再加入氢原子修正两轮后得一致性因子R₁=0.040,R₂=0.032(加权).结构分析证实,此Sommelet反应中间物由季胺盐阳离子与氯离子所组成.在晶体中观察到苄基与HMT中N^*直接键连,并导致HMT中N^*—C^*键有极显著的键长增长效应,而与N^*—C^*邻接的C^*—N键则有所增强.由此预期当此加合物水解时,N^*—C^*弱键首先瓦解是较合理的.     

偕双硅2,3-环氧醇区域及立体选择性环氧开环/卤代反应研究

C³-位偕双硅取代的2,3-环氧醇分别与对甲苯磺酰氯、溴素和单质碘发生C³-位区域及立体选择性环氧开环/卤代反应合成了15个新的C³-位卤代偕双硅基1,2-二醇类产物,收率64%~87%,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR和HR-MS（ESI）表征。产物的立体结构经3-［二甲基（苯基）甲硅烷基］-3-碘-3-（三甲基甲硅烷基）丁烷-1,2-二醇(8d)的X-射线单晶衍射确证。     

O6-鸟嘌呤和O4-胸腺嘧啶甲基化与DNA碱基异常氢键作用的理论研究

用密度泛函B3LYP方法在6-311＋G**基组水平上对顺(cis-)、反式(anti-)O⁶-甲基鸟嘌呤(O⁶-MeG)和O⁴-甲基胸腺嘧啶(O⁴-MeT)与DNA碱基(腺嘌呤A、鸟嘌呤G)的非Watson-Crick氢键二聚体进行了优化. 在MP2/cc-pVXZ (X＝D,T)//B3LYP/6-311＋G**水平上, 采用完全基组外推方法校正了氢键二聚体的相互作用能, 并用完全均衡校正法(CP)校正了基组重叠误差(BSSE). 此外, 在B3LYP/6-311＋G**水平上计算了各氢键碱基对的全电子波函数, 并用分子中的原子理论(AIM)和电子密度拓扑方法分析了碱基间的弱相互作用. 计算结果显示, 甲基化使碱基对间的氢键作用模式发生了明显的扭转和不同程度的位移, 碱基间的电子密度分布和氢键作用能明显减小, 甲基化对O⁶-MeG和O⁴-MeT与DNA碱基间的氢键作用是去稳定化的, 这种影响主要来自于大体积的甲基的空间效应和给电子效应, 且对顺式的影响明显大于反式. 计算结果与文献给出的实验结论基本一致.     

含腺嘌呤双亲化合物的合成与膜内的分子识别

设计并合成了含腺嘌呤碱基的双亲化合物N⁶-十四酰基-9-[8-(1-三甲胺基)辛基]溴化腺嘌呤;用目标化合物和卵磷脂制备混合脂质体受体.分别研究了受体与抗癌药物氟脲嘧啶底物在混合脂质体亲脂区通过互补氢键进行的分子识别.研究结果表明,底物氟脲嘧啶在263 nm处的吸收峰随时间的延长而逐渐减弱,这种减色作用归因于脂质体内的腺嘌呤与氟脲嘧啶在脂质体内的亲脂区形成的氢键.     

N1-甲基鸟嘌呤阳离子脱质子动力学的研究

在所有DNA碱基中, 鸟嘌呤碱基G具有最低的氧化电位, 导致其最容易被氧化. G碱基被单电子氧化成为G正离子自由基(G^+·), G^+·存在两个脱质子位点, 其中脱嘧啶环上亚氨基质子N¹-H比脱环外氨基质子N²-H更有利, 因而在普通G碱基中研究脱N²-H的过程无法排除脱N¹-H过程的干扰, 使得其脱N²-H的动力学迄今尚不明确. 在本文中, 通过将G碱基上的N¹-H用CH₃取代(即mG), 采用纳秒时间分辨瞬态紫外可见吸收光谱方法研究了mG碱基单电子氧化后脱质子N²-H的动力学. 根据瞬态紫外可见吸收光谱, 确定了mG^+·脱质子的产物是mG(N²-H)^·, 即脱质子的位点是N²-H. 进一步通过测量mG(N²-H)^·的生成速率常数与mG的浓度依赖关系, 得到室温下SO₄^-·单电子氧化mG生成 mG^+·的速率常数为(3.7±0.1)×10⁹ L·mol^-1·s^-1以及 mG^+·脱N²-H的速率常数为(7.1±0.2)×10⁶ s^-1. 并通过检测不同温度下mG^+·脱N²-H的速率常数, 利用阿仑尼乌斯方程得出脱质子N²-H的活化能为19.9±1.0 kJ·mol^-1. 这些结果可为DNA碱基的氧化损伤过程提供更为丰富的动力学信息.     

1,4-二氢吡啶衍生物的QSAR模型构建及制备

采用Hyperchem 8.0软件,通过分子动力学MM+和半经验AM1算法,优化并计算得到30种1,4-二氢吡啶衍生物的17种量子化学参数。运用Statistica 8.0软件中的主成分分析法,结合线性回归分析法,筛选出3个最佳参数与1,4-二氢吡啶衍生物的抗结核活性关联,构建定量构效关系(QSAR)模型。所建多元线性回归方程的相关系数R²为0.75,留一法交叉检验系数q²为0.72,活性实验值与预测值相关性较好。采用该模型设计并制备得到1种具有良好水溶性和潜在抗结核活性的N³,N⁵-二(对磺酸钾基)苯基-2,6-二甲基-3,5-二甲酰氨基-1,4-二氢吡啶(TM),用¹H NMR、IR、MS和元素分析表征结构,并考察了紫外和荧光性能。良好的稳定性和预测能力使该QSAR模型有望用于结核病候选药物的筛选。     

CRISPR/Cas9基因编辑非病毒递送系统

规律间隔成簇短回文重复序列及相关蛋白9(CRISPR/Cas9)系统的基因编辑技术为哺乳细胞基因组的精准修饰与编辑研究提供了高效、快捷的工具,但其化学生物学应用依然面临着CRISPR基因编辑工具Cas9蛋白和g RNA的细胞及活体递送等问题.近年来,研究人员通过开发多种非病毒递送载体,实现了编码CRISPR/Cas9基因编辑工具的DNA和信使RNA(mRNA)以及Cas9/gRNA核糖核蛋白(RNP)复合物的递送,并应用于靶基因的化学修饰与编辑调控.本文主要概述了近期CRISPR/Cas9基因编辑递送的研究进展,并对其化学生物学应用前景进行了展望.     

多巴胺受体显像剂 18F-Fethypride的合成、 放射性标记及生物分布

以香草酸甲酯为原料, 经过7步反应合成了前体化合物(S)-3-[5-{(1-乙基-2-吡咯烷基)甲基胺甲基}-2,3-二甲氧基苯基]丙基-4-甲基苯磺酸酯, 采用NMR和HRMS对其进行了表征; 通过¹⁸F标记合成了新型高亲和力的多巴胺受体显像剂¹⁸F-(S)-N-{(1-乙基2-吡咯烷基)甲基}-3-(3-氟丙基)-4,5-二甲氧基苯甲酰胺(¹⁸F-Fethypride). 该显像剂的合成时间为35 min, 放化产率为(36.8±1.4)%(n=6), 放化纯度经HPLC法检测为99%, TLC法检测为100%, 无菌实验、 鲎试剂检测、 K2.2.2含量检测和急性毒性实验均合格. 纹状体/小脑(Str/Cer)比值90 min达到最高(10.68±0.35), 可作为多巴胺受体显像剂用于诊断神经系统疾病.     

甘油骨架上含芳硒基的替加氟硫代磷脂缀合物的合成及生物活性

以O-(2-邻苯二甲酰亚氨基)乙基-1,3,2-二氧磷杂环戊烷硫代磷酸酯1及2-邻苯二甲酰亚氨基乙醇环甘油硫代磷脂缀合物2为模型,研究开环反应的条件.结果表明,在室温下,甲醇对化合物1中1,3,2-二氧磷杂环戊烷中的磷原子的亲核进攻,生成O-甲基-O-羟乙基-O-(2-邻苯二甲酰亚氨基)乙基硫代磷酸酯3,但是在此条件下,甲醇与化合物2不反应.在室温下,以异丙醇作溶剂,苯硒酚与化合物2不反应.在氢氧化钾存在下,以异丙醇/水作溶剂(体积比20:1),在室温下,硒酚可以有效地进攻中化合物2中1,3,2-二氧磷杂环戊烷中的碳原子生成相应的开环产物.按照这一反应条件,顺利实现了硒酚对N¹-(2-呋喃基)-N³-羟烷基-5-氟脲嘧啶硫代环甘油磷脂缀合物的亲核开环,生成甘油骨架的端碳原子上带有芳硒基新颖的磷脂核苷缀合物.对开环反应的机理进行了探讨.体外细胞毒性试验结果表明:产物对膀胱癌细胞T-24、胃癌细胞BGC-823的恶性增殖抑制效果优于替加氟;但对正常肝上皮细胞毒性也大于替加氟.     

铁(Ⅲ)催化氯代炔烃水化反应合成α-氯代甲基酮类化合物

研究了Fe(Ⅲ)催化氯代炔烃水化生成α-氯代甲基酮化合物的反应, 考察了催化剂的种类、 酸的种类、 反应温度以及溶剂对反应的影响.结果表明, 采用FeCl₃·6H₂O(摩尔分数5%)和甲基磺酸(摩尔分数20%), 在1,2-二氯乙烷溶剂中, 氯代炔烃于80 ℃进行水化反应3 h, 可以高产率得到α-氯代甲基酮产物. 所得化合物的结构采用IR, ¹H NMR, ¹³C NMR及MS等方法进行了表征. 该水化反应合成方法简单、 条件温和且收率良好, 为合成α-氯代甲基酮提供了一种简便途径.     

蛋氨酸合成酶催化反应研究 VII.5-氨基-6-甲基尿嘧啶的合成研究

报道了 5 氨基 6 甲基尿嘧啶简便的合成方法 .该化合物以 6 甲基尿嘧啶 ( 2 )为起始物 ,经硝化或重氮化分别得到中间体 5 硝基 6 甲基尿嘧啶 ( 3 )和 5 偶氮苯基 6 甲基尿嘧啶 ( 4 ) ,化合物 3和 4经Na2 S2 O4还原 ,合成产物 5 氨基 6 甲基尿嘧啶 ( 1) .     

人肝细胞中甲基硫代砷酸的表征及其代谢过程的推测

利用高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(HPLC-ICP-MS)联用技术对染砷后Chang肝细胞中的砷代谢产物进行分析.借助合成标准,采用标准加入法,表征出肝细胞中一种未知砷代谢产物甲基硫代砷酸(MMTA).定量分析显示,MMTA含量随染砷浓度升高呈上升趋势.采用质量平衡分析法对双氧水处理前后的染砷细胞样品进行研究.结果显示,除小分子砷代谢产物外,细胞中部分砷代谢产物以大分子形态存在,推测其为砷蛋白类物质.由于MMTA系首次在人体肝细胞中发现,本研究结合实验现象和相关文献推测该物质系细胞代谢产物,并且其代谢途径与二甲基硫代砷酸相似,是以细胞内与其对应的一甲基亚砷酸为代谢起点.     

青蒿二烯功能模块与酵母底盘的适配性

设计构建人工酿酒酵母细胞合成青蒿二烯的关键是使外源功能模块与底盘细胞适配,本文通过对外源功能模块中的载体、蛋白表达和启动子进行优化,以提高功能模块与底盘细胞的适配性. 使用着丝粒载体和附加型载体构建了2种青蒿二烯功能模块,在过表达甲羟戊酸（MEV）途径中关键基因（截短的3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因tHMGR及法尼基焦磷酸合酶基因ERG20）的2种酵母底盘中进行适配,得到适配性较好的人工合成细胞,其产量为11.2 mg/L;将青蒿二烯合酶基因（ADS）与ERG20进行融合构建融合蛋白功能模块,在选定底盘中适配性进一步提高,青蒿二烯的产量提升至17.5 mg/L;采用不同强度的启动子（TDH3p,TEF1p和PGK1p）对融合蛋白功能模块进行调控,最终得到功能模块与底盘间适配关系更好的人工合成细胞,其产量提升到71.8 mg/L.