RNA表观遗传修饰及其纳米检测探针研究进展

核酸是生物体内最重要的生物分子之一,是遗传的重要物质基础.作为遗传物质,核酸通过脱氧核糖核苷酸d A、d T、d G、d C及相应的核糖核苷酸A、G、C、U之间千变万化的排列组合来编码遗传信息.除了这些常规的核苷酸外,核酸中还存在很多修饰的核苷酸结构,这在RNA中尤为明显.在众多的核酸修饰中,那些可逆的,并且可遗传的修饰,即表观遗传学修饰,在近年来受到更多关注,这是由于它们与基因表达调控、疾病发生、生长发育等重要的生命过程息息相关.RNA表观遗传修饰目前主要是指N6-甲基腺嘌呤,这是RNA中相对含量最高的修饰类型.最近几年,其生物功能研究领域中涌现出了大量激动人心的成果.此外,RNA中存在的假尿嘧啶核苷,最近也被提出具有表观遗传方面的功能.本文主要针对这两种RNA的表观遗传修饰及其相关生物功能展开讨论,总结这个热门命题的最新研究进展.同时,对于具有重要生物功能的RNA表观遗传修饰的检测研究也非常重要,其与功能研究能够相互辅助,因此本文也将讨论在检测方面的新方法,主要考虑纳米材料在该方面的应用.     

基于功能核酸的细胞荧光成像

细胞是生物体基本的结构和功能单元,对活细胞中特定生物组分进行动态分析,将为相关生命活动过程的研究提供重要信息。荧光成像为细胞分析提供了一种操作简单、灵敏度高、可实时监测细胞微观动态分子过程的光学生物成像技术。发展高性能的荧光探针用于活细胞成像已成为研究热点。功能核酸是一类具有特殊化学和生物学功能的寡核苷酸分子,除了天然存在的核酶(Ribozyme)和核糖开关(Riboswitch)之外,还包括通过指数富集的配体系统进化技术(SELEX)筛选获得的核酸适体和脱氧核酶(DNAzyme)。功能核酸由于具有合成简单、免疫原性低、相对分子质量小、化学稳定性高、易于修饰等优点,在生物成像领域受到广泛关注。本文主要综述了基于功能核酸的荧光探针在细胞成像领域中的应用研究,总结了该领域面临的挑战,并对其未来发展方向进行了展望。     

基于天然小分子化合物的超分子自组装

天然产物来源广泛、手性结构独特、具有多修饰位点、良好的生物相容性和可控的降解性, 与其他非天然产物的自组装体系相比, 具有更多的优势. 简单修饰的天然产物在溶剂中容易形成氢键、π-π堆积、范德华作用等非共价键作用, 促使分子有序排列形成聚集体, 成为超分子自组装体系的重要构筑基元. 同时, 其独特的手性结构在分子有序排列过程中, 通常会实现手性由分子层次到超分子层次的传递和放大, 因此, 可用于构建螺旋带、纳米管等多种手性组装体. 天然产物良好的生物相容性和生物活性, 也使得基于此类化合物的组装体可应用于组织工程、药物传递、细胞成像等生命科学领域, 显示其广阔的应用前景. 本文介绍了基于氨基酸、糖、核苷碱基、甾体、三萜等天然产物缀合物在超分子自组装特性方面的研究概况及其发展趋势.     

胆酸超分子凝胶化学

胆酸来源丰富,价格低廉,在生命过程中发挥着重要的作用。与胆固醇不同,胆酸以其结构和修饰途径的多样性,以及独特的双亲结构备受超分子化学工作者关注。近年来以胆酸为基本构筑单元的小分子胶凝剂创制及其相关凝胶的研究取得了重要的进展。本文从胆酸衍生物结构设计到胆酸衍生物凝胶构建,概要介绍了胆酸超分子凝胶及其性能研究进展。在此基础上,简要阐述胆酸超分子凝胶材料的潜在应用。     

生物大分子的单分子力谱:在水溶液与非极性溶剂中的对照研究

生物大分子是构成生命的物质基础,在其天然环境——水溶液中一般以精确的超分子结构存在.迄今,人们已经合成了种类繁多的水溶性高分子.然而,鲜有合成高分子能够在水溶液中完成精确的超分子组装.与合成高分子相比,生物大分子是特殊而神奇的.为了研究生物大分子与水的相互作用,近年来作者以单分子力谱为主要的实验方法,开展了生物大分子在水溶液与非极性溶剂中的对照研究.研究表明,在非极性溶剂中,生物大分子的超分子结构失稳,转变为无超分子结构的状态.水是一个重要的开关,调控着生物大分子的超分子结构和功能.作者据此提出了生物大分子的水环境适应性概念和早期化学进化过程中水环境筛选生物大分子的假说,并认为水环境适应性是生物大分子和合成水溶性高分子的分水岭.对水和生物大分子的深入研究,将有望破解生命的更多奥秘.     

核酸适体靶向的膜蛋白识别与功能调控研究进展

膜蛋白在细胞生命活动中发挥着重要作用, 研究并调控细胞膜蛋白的结构和功能有助于阐明生命活动的基本规律, 为新型药物研发和高效疾病诊治提供研究基础. 核酸适体是一类特殊的寡核苷酸序列, 因具有特异性识别靶标的能力而被广泛用于生物传感领域. 将核酸适体与DNA纳米技术相结合, 利用DNA分子可程序化设计、 可功能化修饰等优势, 发展核酸适体靶向的膜蛋白识别与功能调控方法可为研究膜蛋白相互作用提供有力工具. 本文介绍了基于核酸适体靶向识别的DNA纳米技术在膜蛋白识别及细胞功能调控中的研究进展, 并对核酸适体靶向的膜蛋白识别及功能调控领域面临的挑战进行了分析, 对其应用前景进行了展望.     

分子钳人工受体研究进展

分子识别是生物体系的基本特征, 并在生命活动中起中心作用. 利用合成的人工受体与适当底物间的分子识别以建立化学模型或化学仿生体系对生命过程中的分子识别现象进行模拟研究是生物有机化学和超分子化学前沿富于挑战的课题之一. 按照不同的隔离基, 综述了分子钳人工受体的研究进展.     

糖基修饰大环化合物的研究进展

糖类分子作为生命过程中多种特殊受体的底物,在生物信息传递中发挥着重要的作用.近年来,已通过各种方法高效率地制备了一些新型的糖基修饰的杯芳烃、环糊精和冠醚等大环分子,它们在生物凝集素特异性识别、选择性离子识别及手性催化等方面的应用引起了研究者的广泛兴趣.本文从糖基修饰大环分子的合成、功能化及其相关应用方面综述了目前糖基功...     

纳米孔测序技术在核酸修饰检测中的应用

DNA和RNA上广泛存在着多种化学修饰.这些核酸修饰参与基因表达的调控,影响生长发育等生理过程,并可能会引发癌症等疾病.对核酸修饰的精准识别与定位有助于理解其功能机制,帮助相关疾病的诊断与治疗.纳米孔测序是一种新兴的单分子测序技术,可以根据修饰碱基与天然碱基之间阻孔信号的差异实现核酸序列中多种修饰的同时检测,是目前检测核酸修饰最直接的方法.本文简要介绍了纳米孔测序技术的发展和原理以及识别核酸修饰的算法工具,总结了纳米孔测序技术在核酸修饰检测中的应用,并对其发展前景进行了展望.     

DNA中醛基嘧啶的化学检测

基因组DNA除A、G、T、C四大经典碱基外,还存在上百种稀有碱基。其中,醛基嘧啶(5-醛基胞嘧啶和5-醛基尿嘧啶)是DNA中天然存在的嘧啶类修饰碱基,在哺乳动物细胞中广泛分布。5-醛基胞嘧啶除参与DNA主动去甲基化过程外,还具备独立的表观遗传功能;而5-醛基尿嘧啶通常被认为是一种基因毒性很高的DNA氧化损伤。根据醛基嘧啶的特征结构,有针对性地开发准确、灵敏和简便的检测方法,从全基因组范围内对他们进行定性、定量和区域定位,是进一步明确这类碱基修饰物调控机制的基础和前提。本文从选择性化学标记的角度总结了近年来醛基嘧啶检测方法的研究进展。     

酶性核糖核酸

核酸(脱氧核糖核酸(DNA )及核糖核酸(RNA))和蛋白质都是重要的生命基础物质,是维持生命机器正常运转的最重要的物质基础。核酸是信息分子,担负着遗传信息的贮存、传递及表达等基本生物功能。蛋白质是功能分子.表现遗传性状、执行各种生物机能;特别是生物细胞内的各种化学过程,只有依靠蛋白质(酶)的参与才能在极温和的条件下     

锁核酸分子信标在分子识别与生物分析中的应用

分子信标是一种荧光探针,闭合时呈发夹结构。其5'末端修饰荧光基团,3'末端修饰猝灭基团。当目标存在时,环部与目标结合,发夹打开,发出荧光。锁核酸是一类双环状寡核苷酸衍生物,能够遵循碱基互补配对原则与核酸结合。锁核酸分子信标技术,结合了分子信标无需分离未结合探针而直接检测的优势和锁核酸亲合力强、热稳定性好、抗酶切以及体内无毒等特点,在核酸检测方面具有灵敏度高、特异性好的独特优势,近年来得到广泛关注。本文介绍了锁核酸修饰分子信标的结构、功能、设计要点,及其研究现状和一些重要进展,并讨论了目前锁核酸分子信标在分子识别及生物分析中的应用及存在的问题和发展前景。     

3,4,5-三羟基苯甲酸二聚体氢键结构性质

分子间相互作用在生物和材料等科学中发挥着关键作用,研究分子间相互作用的本质意义重大。氢键是分子间相互作用的一种主要形式,在确定分子构象和晶体结构以及生物分子尤其是核酸和蛋白质的结构功能中起着重要作用[1-3]。苯甲酸衍生物广泛存在于生物大分子内,与生物活性离子通过氢键作用等改变生物活性分子的活性功能,研究苯甲酸衍生物分子间氢键相互作用对于了解生物体内的化学现象具有重要意义。研究表明菱角的抗肿瘤作用明显,实验上已经从菱角中成功提取了活性单体化合物:3,4,5-三羟基苯甲酸二聚体[4],理论研究标题化合物的氢键结构与氢…     

稀有糖的合成方法研究

稀有糖广泛存在于天然产物及药物分子中, 并发挥着重要的生物作用. 药物分子的糖基多样化修饰使得稀有糖的合成受到越来越多的关注. 从以普通糖为原料合成稀有糖和以非糖化合物为原料合成稀有糖两个方面综述了近年来的稀有糖合成进展.     

检测核酸表观遗传修饰的测序方法

生物个体中的所有体细胞享有相同的遗传信息,但具有不同的RNA表达亚群和蛋白组,在特定的时间,实际上只有部分基因被表达并执行其功能.近年来,表观遗传学研究的突破在一定程度上帮助人们理解了基因表达的调控. DNA、 RNA和蛋白质这3类生物大分子在合成后都会进行化学修饰,这些修饰几乎涉及所有生物过程的调控.迄今,已经在DNA和RNA中分别鉴定出超过17种和160种化学修饰,对DNA和RNA修饰的各种生物学功能的研究兴趣推动了表观基因组学和表观转录组学前沿领域的发展.开发化学和生物学工具来检测基因组或转录组中的特定修饰是表观基因组学和表观转录组学研究的关键,本文综述了一些常见的核酸修饰的高通量测序方法,提出现有方法中的一些瓶颈以及可能的创新方法.     

四环素-Pt(Ⅱ)与DNA作用的吸收光谱及电化学研究

核酸是生物体的重要组成物质。它包含了遗传信息，并参与这些信息在细胞内的表达，从而促进代谢过程并控制这一过程。进入20世纪90年代以来，DNA与其靶向分子之间相互作用的研究已成为化学与生命科学的热门课题之一。     

基于天然小分子化合物的超分子手性自组装

超分子手性普遍存在于自然界和生命体内,可通过分子在非共价键作用下有序排列形成,对生命科学、药物化学及材料科学的发展起着重要的作用。天然产物来源广泛,具有独特的立体结构和多手性中心,由于其分子手性可以在组装过程中随着分子的有序堆积得到传递和放大,形成超分子手性结构,因此是一类优良的超分子手性构筑基元。研究天然产物的手性自组装,不仅可以拓展其在超分子化学中的应用,还能深化人们对自然界和生命体中手性现象的理解。本文总结了近年来甾体、三萜、氨基酸、糖等天然产物小分子化合物在超分子手性自组装方面的研究进展及其未来的发展前景。     

核苷酸的自缔合作用——质子化和金属离子的配位效应

众所周知,核酸—即DNA和RNA是生命遗传过程中最重要的生物大分子,核酸降解产生多个核苷酸,因此,核苷酸是组成核酸的基本结构单元。研究核苷酸的性质对了解核酸及揭开生命遗传的奥秘有重要意义。不仅如此,某些核苷酸还是许多重要生命过程如酶催化反应中不可缺少的辅助因子。核苷酸在活细胞的代谢及能量传递过程中都起着重要作用。如三磷酸腺苷(ATP),现在已知的酶反应中有六分之一需要ATP或有关嘌呤辅助因子参加,据     

分子印刷板

分子印刷板是一种主体分子修饰的特制表面,通过超分子相瓦作用在该表面上固定客体分子.在分子印刷板的研究过程中发展的"多重相互作用"理论,可以更好地定量理解分子印刷板与客体分子间的超分子相互作用过程.通过对分子印刷板的广泛研究可以加深人们对超分子化学、表面化学、化学生物学等领域的认识,拓展其在纳米技术、分子的表面定位等方面的应用.     

基于天然产物骨架的有机凝胶

天然产物结构复杂,生理活性独特,常被用作先导化合物,经过结构修饰和改造,发展为具有重要药用价值的化合物,在保障人类健康方面发挥重要的作用.近年来,具有独特立体结构、多修饰位点、良好生物相容性和生物活性的天然产物作为构筑单元,已应用到基于分子自组装的有机功能材料研究领域中.介绍以天然甾体、三萜、肽、糖等为结构骨架,设计合成的功能分子在有机凝胶方面的研究现状及其潜在的应用.