单分子荧光技术在端粒和端粒酶研究中的应用

端粒酶是一种逆转录酶,能够维持端粒的长度和活性,从而防止染色体末端降解或融合,维持染色体稳定.大多数正常体细胞中端粒酶活性被抑制,端粒长度随着细胞持续分裂逐渐缩短;而在大多数癌细胞中端粒酶都表现出活性,端粒的长度和结构得以维持,癌细胞永生化.由此可见端粒酶是一种重要的癌症标志物,可作为癌症诊断依据和治疗靶点.然而,端粒酶结构复杂且数量少,难以从微量全酶复合物中分离出足量端粒酶用于分析,这为传统方法研究端粒酶带来极大困难.随着单分子荧光技术的发展,荧光共振能量转移、荧光双色同步响应等技术已被应用于端粒酶的研究,打破了传统方法检测端粒酶的各种局限.本文主要综述了单分子荧光技术的发展,端粒、端粒酶与癌症及其研究进展,并对单分子荧光技术在端粒酶研究中的应用及其发展趋势进行了总结和展望.     

基于链替代信号放大灵敏检测端粒酶活性的电化学方法

利用标记二茂铁基团的DNA(T-DNA)分子作为信号探针, 基于端粒酶特异性延长其底物链(TS)所引发的链替代反应, 建立了一种检测端粒酶活性的电化学信号放大法. 将巯基化的发夹型DNA分子(H-DNA)通过金-硫键自组装于金电极表面, 辅助DNA(A-DNA)与二茂铁修饰的T-DNA部分互补杂交形成双链AT-DNA; 当端粒酶存在时, 可在TS的3′末端合成TTAGGG的重复序列; A-DNA与TS延长链杂交置换出T-DNA; T-DNA与发夹H-DNA杂交使得二茂铁靠近电极表面; 一条TS延长链可以释放出多条T-DNA, 将二茂铁富集到金电极表面, 从而实现信号放大检测端粒酶活性. HeLa细胞个数在5~100范围内与电流值成正比, 最低可检测5个HeLa细胞中端粒酶的活性. 因此, 本文建立了一种简单灵敏检测端粒酶活性的电化学方法.     

基于杂交链式反应信号放大和磁分离技术荧光检测端粒酶活性

端粒酶是由RNA和蛋白质组成的一种核糖核蛋白酶, 它一般在癌细胞中被激活. 它与端粒DNA的不断复制以及癌细胞的不断增殖密切相关. 所以检测端粒酶的活性对癌症的早期诊断以及以端粒酶为靶标分子的抗癌药物的开发具有重要意义. 利用杂交链式反应(HCR)无酶放大检测信号, 建立了一种简单、快速的端粒酶活性检测方法. 端粒酶延伸产物是一条末端具有(ggttag)_n重复序列的DNA. 在实验过程中, 通过链霉亲合素与生物素的特异性作用将端粒酶延伸产物连接在磁性微球上. 设计一条端粒酶延伸产物特异性的DNA探针I作为杂交链式反应的引发探针. DNA探针I的3'-端与端粒酶延伸产物的重复序列匹配, 通过杂交, DNA探针I被固定在磁球上; DNA探针I的5'-端引发DNA探针II和探针III发生杂交链式反应. DNA探针II和探针III上都标记有荧光基团, 可以利用荧光直接进行信号检测. 在反应过程中, 通过磁分离去除多余未反应的三种DNA探针. 在优化条件下, 可以检测到1.0×10⁵个Hela细胞中的端粒酶活性. 该方法简单、快速、检测成本低, 分析全程无酶参与, 在肿瘤或癌症的临床诊断以及以端粒酶为靶标分子的抗癌药物的筛选上具有广阔的应用前景.     

端粒酶检测新方法研究进展

端粒酶是一种核蛋白逆转录酶,能以自身的RNA为模板添加重复序列(TTAGGG)n至染色体末端,稳定端粒长度。端粒酶在85%～90%的癌细胞中处于激活状态,已经引起了人们的广泛关注,成为肿瘤诊断和临床治疗的重要突破口。因此,准确、高效地测定端粒酶活性具有重要意义。近年来,许多灵敏、准确的体外或原位检测技术在端粒酶活性检测方面得到了发展。该文综述了近年来端粒酶活性检测的最新进展,并对其发展趋势进行了展望。     

端粒酶活性检测试纸构建与肿瘤细胞可视化判定

端粒酶是将端粒重复序列添加到染色体末端端粒上的核糖核蛋白,可补偿细胞分裂过程中的端粒缩短,维持细胞持续增殖.端粒酶活性在肿瘤细胞中过表达,在正常体细胞中被抑制,是癌症诊断和预后评估的重要标志物.本研究构建了一种检测试纸,用于可视化分析端粒酶活性和判定肿瘤细胞.将样品垫、喷涂DNA功能化金纳米粒子的结合垫、含有测试区和对...     

人类端粒DNA的分子识别及其作用机制探讨

核酸中富含短的G-碱基重复的序列可以形成一种复杂的高级结构,称为G-四链体（G-quadruplex）.在基因组中,借助生物信息学发现这类富G序列广泛分布在基因的启动子区,特别是那些参与到复制中去的基因,例如癌基因.同时发现这类序列在mRNA的5′非翻译区（5′UTR）也广泛存在.这类序列在染色体末段端粒部位的存在及功能已得到充分阐明.已知端粒富含G-碱基序列,其3′末端以单链状态存在,这使得在一些小分子的选择性作用下端粒序列很容易形成G-四链体结构,进而破坏端粒结构,影响端粒酶活性.已知端粒酶在超过85%的肿瘤中过量表达,因此,端粒酶已经成为抗癌药物设计的特殊靶点,是目前本领域的研究热点之一.已发现系列配体通过有效抑制端粒酶而表现高的抗肿瘤活性.本文主要综述了近年来端粒G-四链体分子识别及其药物靶向的最新进展,并对其作用机理做了进一步的分析和探讨.     

基于杂交链式反应辅助多重信号放大的端粒酶灵敏检测

端粒酶是真核细胞维持端粒长度的关键逆转录酶,其生物活性的高低可以为多种癌症的临床诊断和预后治疗提供有价值的信息.本研究以人宫颈癌细胞(HeLa细胞)裂解液中的端粒酶为研究对象,通过借助杂交链式反应辅助多重信号放大策略,提出了一种新颖、灵敏的检测端粒酶电化学方法.首先将端粒酶的延伸引物自组装在金电极表面,当端粒酶存在时,端粒酶能够催化引物的延伸,产生与发卡环探针H1部分互补的序列,进而引发杂交链式反应,形成由两个发卡环探针(H1和H2)交替杂交而形成的DNA长链.由于H1和H2末端均修饰有生物素,加入链霉亲和素修饰辣根过氧化物酶后,辣根过氧化物酶被被连接到电极表面,催化邻苯二胺氧化生成2,3-二氨基吩嗪,产生显著的电化学信号.实验结果表明,本研究建立的端粒酶电化学检测方法高效、可行,线性范围宽,灵敏度高,可以检测每毫升10个HeLa细胞裂解液中的端粒酶.本方法具有较好的选择性,能有效区分端粒酶和对照蛋白.     

基于脱氧核酶的无标记端粒酶检测新方法

设计了一种发卡型核酸探针,结合脱氧核酶(DNAzyme)与支点介导链置换技术建立了一种检测端粒酶的新方法.该发卡型探针通过阻碍G-四链体的形成来抑制DNAzyme的过氧化物酶活性.当体系中的端粒酶引物TS被催化延伸后,可以通过链置换反应破坏该发卡结构,从而释放出自由的DNAzyme以催化过氧化氢氧化ABTS2-,产生可被检测的吸收信号变化.实验结果表明,应用该方法可以检测低至500个Hela细胞等当量的端粒酶,且该方法操作简单、不需要荧光标记和复杂的表面修饰,有望在肿瘤细胞端粒酶活性分析中获得广泛应用.     

钌配合物稳定端粒DNA的作用及其诱导细胞凋亡分子机制的研究

端粒酶在肿瘤细胞中高表达,已经成为抗肿瘤药物的重要靶点,由于很多肿瘤细胞中富含G4-DNA,通过稳定G-四链体DNA的形成来抑制端粒酶的活性已成为抗癌药物的一个新策略. 本文设计了两种钌配合物,调查了这两种钌配合物稳定G4-DNA的能力,发现配合物2稳定端粒 G4-DNA的能力强于配合物1,配合物2能够诱导端粒 G4-DNA发生构型的转化,而配合物1不能诱导G4-DNA发生构型的转化,这项研究结果证明,钌配合物与G4-DNA的作用能力与配体的平面性有关. 在抗肿瘤活性方面,配合物2表现出更强的抗肿瘤活性,尤其是对HepG2细胞具有较强的抑制作用,推测其是以端粒酶为靶点发挥的抗肿瘤作用. 配合物2能够诱导肿瘤细胞凋亡,能诱导G1期细胞阻滞和DNA碎片的形成（细胞凋亡的特征）. 据此推测本论文设计的钌配合物是一个潜在的抗肿瘤药物.     

金属离子诱导的G-四链体凝胶体系的基本性质研究

<正>核酸是生命体内最重要的生物分子之一，具有生物相容性和低毒性等特点，常被应用在生物医药等领域¹。鸟嘌呤(G)是DNA分子中的四种碱基之一，在人体端粒末端的DNA单链上，富含丰富的鸟嘌呤，使其能够形成G-四链体结构，该结构的稳定与端粒酶的活性有关，具有非常重要的生物学意义²。此外，小分子鸟嘌呤也可以通过超分子自组装形成G-四链体结构。该结构具有结构有序和性质可调控的特点，可作为模板用于功能材料的制备，应用于组织工程等领域³。     

硒与端粒酶

硒是人体必需微量元素,它参与抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶和多种硒蛋白的组成,在体内发挥消除自由基、抗氧化物等作用。硒的抗衰老与抑制肿瘤细胞生长的作用是通过它对端粒酶的作用而实现的。研究端粒酶的调控及其与细胞凋亡的关系已成为人类种瘤研究的新热点。     

以G-四链体为靶点的小分子端粒酶抑制剂研究进展

富含鸟嘌呤碱基的DNA序列能够通过鸟嘌呤环的互联作用形成四链螺旋结构,这种结构被称为G-四链体。G-四链体由于能够抑制端粒酶的活性而成为抗肿瘤药物的新靶点,能促使G-四链体形成或稳定该结构的物质则可能对癌症有潜在的治疗意义。本文对以G-四链体为靶点的小分子端粒酶抑制剂的研究进行了综述。     

meso-四（4-（N-甲基吡啶基））卟啉TMPyP4与端粒DNA重复序列TTAGGG形成的G4结构的相互作用

通过圆二色谱、稳态吸收光谱、稳态荧光光谱和皮秒时间分辩荧光光谱研究了meso-四（4-（N-甲基吡啶基））卟啉（TMPyP4）与端粒DNA重复序列5＇-TTAGGG-3’形成的平行结构DNAG4的相互作用．稳态实验结果表明,二者之间的结合常数为1．29×10^6（mol／L）^-1,饱和结合数为3．将时间分辨荧光光谱应用到二者相互作用的研究中,推测了TMPyP4以插入和末端堆积两种方式与DNAG4相结合．当达到饱和结合时,一个TMPyP4分子插入到DNAG4结构层层之间,另外两个分子以末端堆积的方式结合到G4结构的两端．     

吲哚并喹啉衍生物与G-四链体相互作用的分子模拟研究

G-四链体是富含鸟嘌呤碱基的DNA序列通过氢键相互作用形成的四链螺旋结构. 通过小分子化合物诱导与稳定端粒G-四链体从而抑制端粒酶活性是一种新的抗癌策略. 为了研究一系列吲哚并喹啉衍生物与端粒G-四链体的相互作用, 探究其相互作用模式, 从而为实现基于G-四链体结构的药物合理设计提供依据, 使用分子对接的方法构建了吲哚并喹啉衍生物与G-四链体复合物结构, 在此基础上进行分子动力学模拟, 并使用线性相互作用能(LIE)方法计算了化合物与G-四链体的结合自由能. 结果表明: 化合物与G-四链体的主要相互作用方式由氢键、静电与π-π堆积作用构成, 侧链末端基团类型和侧链的长短是影响相互作用强弱的重要因素. 通过LIE方法计算的结合自由能与实验结果基本吻合, 相关度达到r²＝0.79. 并且, 基于预测的结合模式, 总结了拥有更高活性的新型吲哚并喹啉衍生物应具有的几个结构特征.     

固定化酶催化合成CCK-8C-端三肽衍生物

报道胆囊收缩素（CCK-8）C-末端片段三肽衍生物外Hpac-Met_Asp(Cam为起始 原料，采用三种固定化酶--α-糜蛋白酶／Celite-545、木瓜蛋白酶／VA-Epoxy、 步酶促反应得到目标三肽化合物．对酶的专一性、酶的固定化、溶剂选择和合成条 件等进行了研究，比较了自由酶法与固定化酶法的结果．     

高效液相色谱-荧光检测BMVC对核酸酶的抑制作用

本文利用荧光标记代替传统的同位素标记,用高效液相色谱法(HPLC)研究了端粒酶抑制剂BMVC浓度依赖的酶切抑制作用,得到了和聚丙烯酰胺(PAGE)凝胶电泳一致的结果.说明了该方法的可行性,也为高通量筛选提供了可能性.     

端粒酶活性检测研究进展

端粒酶活性检测方法经过近30年的不断改革与发展,取得了巨大突破。该文重点综述了近3年的端粒酶活性检测方法,其中包括化学反应发光法、电化学法、荧光分析法、比色法等,旨在更加全面地了解目前端粒酶活性检测的研究进展,为设计新的端粒酶活性检测方法和克服端粒酶活性检测方法在临床试验中的挑战提供思路。     

互补多酶解法在蛋白质C末端质谱检测中的应用

建立了互补型多酶解法与串联质谱联用鉴定蛋白C末端技术.在大量蛋白的实际检测中,根据蛋白序列分别采用溴化氰、胰蛋白酶、谷氨酸内切酶和糜蛋白酶进行酶解或混合酶解.利用此技术对8个蛋白不同长度的C末端肽段(分子量分布在200～3000 Da之间,目的肽段分别为m/z 272.20,788.45,796.48,944.58,1...     

对氟苯酚—H2O2—HRP体系酶联荧光免疫分析研究：IV,F^—Zr—8羟基喹…

将Ｚｒ－８羟基喹啉－５－磺酸荧光体系与对氟苯酚为底物的酶促反应相偶合，建立了一种测定辣根过氧化物酶（ＨＲＰ）及其标记物的新方法，测定ＨＲＰ的线性范围为０．０３１～３１ｍＵ／ｍＬ，检出限（３σ）为０．００７ｍＵ／ｍＬ．用于测定人血清中乙肝表面抗原和Ｅ抗体。结果令人满意.     

脱氧核糖核酸—聚胺基酰胺树状间隔臂—（二氧化锆—脲醛树脂）亲和色谱和固定相的合成及其应用

报道了一种高效液相亲和色谱固定相的合成方法。以3-5μm的非多孔二氧化锆与脲醛树脂（UFR）复合物微球用作高效液相亲和色谱固定相的基体，并用扫描电子显微镜检验该基体的结构和粒径。用此基体末端的酰胺基团为核心，分别与丙烯酸甲酯、乙二胺重复进行三次马氏加成反应和胺化反应，就开成末端为胺基的聚胺基酰胺（PAMAM）星型树状间隔臂。用^13C固体核磁共振检测了树状间隔臂的拓扑结构。此间隔臂用丁二酰亚胺（NHS）活化，最后与配位体脱氧核糖核酸（DNA）键合，并用紫外分光光度法测定了配位本容量。从而制备了一种[DNA-（PAMAM）-ZrO2-UFR)]高效液相亲和色谱固定相。通过优化色谱柱操作参数，其已用于蛋白质的分析和核糖核酸（RNA）碎片的分离。