不同结构的DNA激活序列对Cas12a反式切割活性的影响

CRISPR－Cas12a系统的反式切割活性在其识别特定的DNA激活序列后被激活,这不仅能实现特定DNA靶标的直接定量分析,同时也为构建针对多种生物标志物的体外传感体系带来了新的思路。然而,已有文献中所采用的双链DNA（dsDNA）和单链DNA（ssDNA）激活序列结构多种多样,缺乏全面、系统的设计指导原则。针对该问题,该文系统研究了不同结构的DNA激活序列对LbaCas12a反式切割活性的影响。通过对比研究,得出以下结论：（1）前间区序列邻近基序（PAM）位点有助于LbaCas12a更高效地靶向结合dsDNA激活序列和ssDNA激活序列;（2）PAM近端区域缺少序列片段会降低Cas12a-crRNA定位激活序列的效率;（3）删除PAM远端序列片段有利于增强LbaCas12a的反式切割活性;（4）由于省略了dsDNA解链过程,ssDNA激活序列在激活LbaCas12a的反式切割活性方面普遍比dsDNA激活序列产生的效果更好。根据这些发现,该文提出了一种LbaCas12a所青睐的高效激活序列结构,其激活的LbaCas2a反式酶切活性较采用含PAM位点的标准dsDNA激活序列高出3.7倍。研究结果为构建基于CRISPR-Cas12a的高效体外生物传感系统提供了重要支撑。     

基于酶循环放大的DNA生物传感器用于检测食管鳞状细胞癌生物标志物蛋白PDGF-BB

食管鳞状细胞癌（ESCC）患者发病早期由于体内的肿瘤标志物种类少且含量低,难以在患病早期发现疾病从而快速反应并有效治疗。因此,找到一种合适的标志物对其进行快速高效检测是研究者亟待解决的问题。血小板衍生生长因子（PDGF－BB）在恶性肿瘤的早期诊断中具有极其重要的地位。该文基于酶循环放大荧光光谱设计了一种用于PDGF－BB检测的DNA生物传感器,利用特定位点剪切酶,实现了信号放大,检出限由1 fmol/L降至1 amol/L,大大提高了检测的灵敏度。该方法通过检测血液中PDGF－BB浓度,从而实现对ESCC的简单、快速、高效诊断,在生物化学和医学应用上具有重要价值。     

致癌性卤代醌类消毒副产物造成 DNA 损伤的分子机理研究

卤代醌是一类卤代芳烃类环境污染物的致癌中间体,也是在饮用水中新发现的氯化消毒副产物。我们最近发现卤代醌和 H₂O₂ 或有机氢过氧化物体系可以不依赖过渡金属离子,而产生高活性的羟基/烷氧自由基和醌氧/醌碳自由基。目前尚不清楚这些卤代醌类致癌物和氢过氧化物共存能否诱导 DNA 产生氧化损伤和修饰,以及其潜在的分子机制是什么。我们的研究发现 DNA 在四氯-1,4-苯醌/H₂O₂体系中可被氧化产生 8-氧脱氧鸟苷、DNA 链断裂和三种甲基氧化产物,这些反应不依赖过渡金属离子,且由于卤代醌与 DNA 的嵌入作用而导致其氧化作用增强。其他卤代醌也观察到了类似的现象,而且通常比经典的 Fenton 体系更有效。我们进一步将研究从纯化的 DNA 扩展到了活细胞的基因组 DNA。同时还发现卤代醌和有机氢过氧化物(如叔丁基过氧化氢或在正常生理条件下产生的 13S-过氧羟基-9Z,11E-十八碳二烯酸(13-HPODE))共存时,可通过独特的醌氧自由基介导机制诱导 DNA 氧化生成致突变性更强的咪唑啉酮类产物 dIz。这些发现为解释普遍存在的卤代醌类致癌中间体和消毒副产物的潜在基因毒性、致突变性和致癌性提供了新思路。     

DNA纳米结构在药物转运载体和智能载药中的应用进展

纳米材料具有荷载效率高、靶向性能好、半衰期较长等优点, 非常适于作为药物转运载体, 可有效提高药物的水溶性、稳定性和疾病治疗效果.目前, 开发具有良好生物相容性、可控靶向释放能力和精确载药位点的理想药物转运载体, 仍是该领域存在的挑战性问题和当前研究的重点.自组装DNA纳米结构是一类具有精确结构、功能多样的纳米生物材料, 具有良好的生物相容性和稳定性、较高的膜渗透性和可控靶向释放能力等优点, 是理想的药物转运载体和智能载药材料.本文总结了DNA纳米结构的发展历程、DNA纳米结构作为药物转运载体的研究现状、动态DNA纳米结构在智能载药中的应用进展, 并对其发展前景进行了展望.     

三种2-羟基-1-萘醛酰腙的晶体结构、热分解及其与CT-DNA的相互作用

Three acyl hydrazones N'-((2-hydroxynaphthalen-1-yl)methylene)-2-phenylacetohydrazide (1), N'-((2-hydroxynaphthalen-1-yl) methylene)-2-(4-hydroxyphenyl)acetohydrazide hydrate (2), and N'-((2-hydroxynaphthalen-1-yl) methylene)-2-(2-methoxyphenyl) acetohydrazide hydrate (3) were synthesized and then characterized by elemental analysis and single-crystal X-ray diffraction. The crystallographic data indicated that both compounds 2 and 3 crystallized in the monoclinic crystal lattice, space group C2/c, while compound 1 crystallized in the orthorhombic space group Pbca. The thermal decomposition processes of the three hydrazones were studied by thermogravimetry. The thermal decomposition temperatures of compounds 1, 2, and 3 were 318.23, 319.04, and 323.01℃, respectively. Meanwhile, the apparent activation energies for thermal decomposition for compounds 1, 2, and 3 were 115.90, 145.18, and 129.38 kJ·mol^-1, respectively, calculated according to the Kissinger and Ozawa equations. The interactions of compounds 1-3 with calf thymus (CT)-DNA were evaluated by microcalorimetry. The results indicated these interactions were homogenous endothermic processes with non-identical interaction time (1.00-50.0 min) and interaction enthalpies (0.47-15.50 kJ·mol^-1). The interaction enthalpies of compounds 1 and 2 were higher than those of their precursors, while the interaction enthalpy of compound 3 was lower than that of its precursor.     

m-6-m型Gemini双季铵盐表面活性剂与DNA的相互作用

合成了5种m-6-m型Gemini双季铵盐表面活性剂,在对产物结构和表面活性进行分析的基础上,分别采用紫外分光光度法和荧光分光光度法考察了m-6-m型Gemini双季铵盐表面活性剂与DNA的相互作用.结果表明,m-6-m型Gemini表面活性剂的CMC随烷基疏水链的增长呈逐渐下降趋势.几种表面活性剂均没有使DNA的紫外吸收峰发生红移或蓝移现象,说明复合物无嵌插作用或氢键形成,表面活性剂与DNA作用后的吸光度随表面活性剂浓度的增大而增强,当表面活性剂的浓度相同时,吸光度随疏水链的增大而逐渐减弱.Gemini表面活性剂浓度增大导致荧光强度降低,表面活性剂与DNA作用时的猝灭为静态猝灭,随着疏水链长度的增长,荧光猝灭常数降低,表面活性剂与DNA之间的作用力减弱.     

两个3-甲基-2-乙酰吡嗪缩4-苯基氨基脲双核铜Ⅱ配合物的晶体结构及与DNA的相互作用

合成并通过单晶X射线衍射、元素分析及红外光谱表征了配合物[Cu₂（L）₂Cl₂]（1）和[Cu₂（L）₂（OAc）₂]（2）的结构（HL为3-甲基2-乙酰吡嗪缩4-苯基氨基脲）。单晶衍射结果表明,2个配合物中,每个拥有四方锥配位构型的Cu(Ⅱ)离子与来自1个阴离子配体L^-的N₂O电子供体和2个阴离子配位（1中为氯离子,2中为醋酸根离子）,其中1个阴离子为μ²桥联配位模式。荧光光谱结果表明,配合物与DNA的相互作用强于配体。     

4-氯-2-(1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉)苯酚铜(Ⅱ)配合物的晶体结构及其与DNA的相互作用

利用菲咯啉酮衍生物4-氯-2-(1H-咪唑并[4,5-f][1,10]菲咯啉)苯酚(HL)设计合成了一种新的单核铜配合物[Cu(L)(5-Cl-sal)(DMF)]ClO_4·DMF(5-Cl-Hsal=5-氯-水杨醛),用元素分析和X射线单晶衍射等手段对配合物进行了表征。该配合物晶体属三斜晶系,P1空间群。用紫外吸收光谱、荧光光谱和凝胶电泳等方法研究了配合物与DNA的相互作用。结果表明,配合物以插入方式与CT-DNA结合,结合常数为1.02×10~3 L·mol~(-1)。同时配合物也能较大程度淬灭EB-DNA复合物的荧光,表观键合常数为4.37×10~5L·mol_(-1),略小于经典键合常数107 L·mol~(-1)。淬灭机理为动态淬灭。凝胶电泳实验研究表明配合物在H_2O_2存在下可将pBR322质粒DNA切割为开环缺口型DNA和线型DNA,配合物浓度越大,切割效果越好。机理研究显示,配合物切割DNA的反应是由羟基自由基(·OH)和单线态氧(~1O_2)作为活性物种的氧化切割过程。     

两个dpa类配体的铜(Ⅱ)配合物的合成、结构、核酸酶活性及细胞毒性

以dpa衍生配体4-methyl-N,N-bis（pyridin-2-ylmethyl）aniline（L）合成2个单核铜配合物[CuL（NO₃）₂]（1）和[CuL（OAc）（H₂O）]ClO₄（2）,并对其进行了表征。单晶结构显示,配合物1中的Cu中心可以描述为畸变的五角双锥构型,而2的Cu中心为畸变的八面体构型。运用电子吸收和发射光谱法研究了配合物与CT-DNA的键合作用,结果表明2个配合物与DNA的相互作用均为部分插入模式。通过改变浓度、时间进一步检测配合物切割DNA的能力,以及验证其切割机理,结果表明在外界诱导剂存在下,2个配合物均表现出强的切割DNA的能力,其作用机理为氧化切割机理,其中活性氧可能为·OH和¹O₂。利用MTT法测定了配合物对体外HeLa、HepG-2和SGC-7901肿瘤细胞增殖的抑制能力。     

含有1,4,7-三苄基-1,4,7-三氮杂环壬烷的两个双核铜配合物的合成、表征及其与DNA的相互作用

合成了2个含有1,4,7-三苄基-1,4,7-三氮杂环壬烷（Bn₃tacn）的双核铜配合物：[Cu₂（Bn₃tacn）₂（m-bdc）（CH₃CN）₃（H₂O）₂]ClO₄（1）和[Cu₂（Bn₃tacn）₂（OH）₂]（ClO₄）₂（2）。配合物1由间苯二甲酸采取单双齿方式桥连Cu（Ⅱ）离子,配合物2由OH桥连。配合物1和2晶体均属于单斜晶系,分别为P2₁/c空间群和C2/c空间群。分别对2个配合物进行了红外光谱、紫外-可见光谱和元素分析表征。研究了配合物1与DNA的相互作用,对配合物2进行了循环伏安测试。