HIV-1整合酶的RNA适配子的筛选及活性研究

通过SELEX技术已经筛选到了多种HIV-1病毒相关蛋白,如：逆转录酶、Rev和Tat蛋白、核壳蛋白等的核酸适配子,然而以HIV-1整合酶为靶点的DNA或RNA适配子却鲜有报道．在结合缓冲液中以10mmol．L-1的Mg2＋作为辅助因子,加入100mmol．L-1KCl筛选到了三个具有相似结构和托的适配子IN1,IN2和IN3．亲和力最高的适配子IN1的Kd为145nmol．L-1,保守区富含乌嘌呤碱基（G）,缺失任何一个茎环结构会使亲和力减弱．缺失右端固定序列的IN1-L的Kd为283nmol．L-1,虽然不能形成四链结构但可以被G-四链T40214竞争结合,可能与T40214具有相同的结合位点．     

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。     

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。     

核酸G-四链体的识别、复合物结构与细胞内探测的研究进展

富含鸟嘌呤的DNA或RNA序列可以折叠成非典型G-四链体二级结构. G-四链体结构丰富多样,在生物体内动态存在,参与了转录、复制、基因组稳定性和表观遗传调控等关键的基因组功能,与癌症生物学密切相关. G-四链体的结构与功能机制研究促进了以G-四链体为靶点的肿瘤治疗干预.本文综合评述了核酸G-四链体的特异性识别、细胞内探测及生物学功能的调控,总结了识别靶向G-四链体的小分子及复合物结构的研究进展,讨论了以G-四链体为靶点的靶向干预及疾病治疗的可能性,最后展望了G-四链体未来研究所面临的挑战与机遇.     

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.     

靶向G-四链体的小分子配体在癌症治疗中应用的研究进展

G-四链体是一类由Hoogsteen氢键维持稳定的,富含鸟嘌呤的DNA或RNA二级结构。人类基因组中存在大量潜在的形成G-四链体的序列,所形成的G-四链体结构能够调控基因组的稳定性、DNA复制和基因表达,其中包括很多与癌症相关基因。因此寻找能够诱导DNA的G富集区域形成G-四链体结构的配体,进而筛选潜在抗癌药物的先导化合物,已成为癌症治疗研究的热点之一。本文对近年来发现和设计的以G-四链体为靶点的小分子配体,按照靶向的G-四链体结构类型和配体的分子结构进行分类,综述了这类化合物在癌症治疗方面的研究进展,分析了相关靶向治疗存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。     

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.     

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...     

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。     

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。     

分子内裂分G-四链体脱氧核糖核酸酶用于Hg2+的特异性定量检测

G-四链体DNA酶是由核酸G-四链体与氯化血红素(Hemin)结合后形成的一种具有过氧化物酶活性的人工酶,利用这种DNA酶,可进行多种化学及生物传感器的设计。为提高G-四链体DNA酶类Hg2+传感器的选择性,本研究在传感器的设计过程中引入了分子内裂分G-四链体,即将形成G-四链体的富G序列拆分成两部分,分别放置在Hg2+探测序列的两端。在无Hg2+存在时,部分富G序列被包埋在某一分子内二倍体结构中,无法形成G-四链体。而在Hg2+存在下,Hg2+对T-T碱基错配的稳定能力可以促使Hg2+探测序列形成分子内二倍体结构,并伴随着原有分子间二倍体结构的破坏及分子内裂分G-四链体的生成。利用生成的裂分G-四链体与Hemin作用后检测体系酶活性的提高,实现Hg2+传感器的设计。利用该传感器,可在50～500 nmol/L及2.0～7.5μmol/L两个浓度范围内实现Hg2+的定量检测,检出限为47 nmol/L。由于裂分G-四链体DNA酶的使用强化了传感器对Hg2+的依赖性,极大地提高了设计的Hg2+传感器的选择性。对实际水样的加标回收结果显示,回收率为97.5%～104.5%,证明此传感器可以满足实际水样中痕量Hg2+的分析要求。     

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。     

DNA G-四链体识别探针研究进展

G-四链体是一种由富含鸟嘌呤核酸序列形成的独特的二级结构,广泛分布于真核生物基因组,如端粒DNA、r DNA和一系列基因中的启动子区域。G-四链体结构对很多重要的生理过程如基因的转录、复制、重组以及保持染色体的稳定性方面具有重要作用。G-四链体的特异、高灵敏检测将为进一步了解G-四链体结构在人类细胞基因组中的分布、功能和机制奠定基础,也可能为靶向G-四链体的肿瘤治疗方法提供新的思路。因而过去几十年人们一直致力于开发设计具有高选择性和高灵敏度的G-四链体识别探针,这些探针已经广泛应用于溶液中G-四链体的识别,而且具有良好的选择性。目前也有少数探针能够直接用于检测活体G-四链体结构。本文综述了一些常见的靶向G-四链体的小分子配体,以及它们在染色体和活体细胞G-四链体检测中的应用。笔者希冀本文能为设计识别G-四链体的高性能探针,进一步实现活细胞内G-四链体的检测提供借鉴。     

电喷雾质谱法研究天然产物小分子识别人类端粒G-四链体及复合物的热稳定性

利用电喷雾质谱(ESI-MS)研究了12种天然产物小分子与人类端粒G-四链体结构的非共价相互作用和识别功能, 比较了不同小分子与人类端粒G-四链体的结合强弱, 发现了一种新的识别小分子——防己诺林碱对人类端粒G-四链体有很好的结合. 通过质谱升温实验比较了小分子结合对G-四链体热稳定性的影响, 防己诺林碱的结合使G-四链体的离子的解离温度(T1/2)上升到200 ℃. 利用分子模拟对G-四链体DNA与小分子结合的模式以及稳定性进行了探讨, 给出了防己诺林碱可能的结合位点和结合模式, Autodock计算出来的结合能约为-31.5 kJ·mol-1. 同原来的平面型分子不同, 防己诺林碱是一类新型结构的分子, 为设计合成新型G-四链体识别分子提供了新的结构模型.     

G-四链体的构型、热稳定性测试及其在钾离子定量检测中的应用

G-四链体是由具有连续鸟嘌呤(G)序列的DNA或RNA形成的一种特殊的核酸二级结构,由于有望形成G-四链体结构的序列广泛地分布于人类基因组的许多重要区域,有关G-四链体的研究已经成为国际上的一个研究热点。本文对G-四链体构型的多态性、G-四链体热稳定性的测试手段及G-四链体在K+定量检测方面的应用研究进行了简单的介绍和评述。     

选择性识别平行性G-四联体的方酸类近红外荧光探针的研究

G-四联体是抗肿瘤药物筛选的一个重要靶点.开发针对某些拓扑结构的G-四联体荧光探针对于研究其结构和生物学功能具有十分重要的意义.设计、合成了四个方酸类花菁荧光染料即CSTS,CSBE,CSEM和CSBM,并检测了其对不同类型DNA的选择性识别作用.结果表明,所合成的四个化合物在缓冲溶液中几乎没有荧光发射,加入正平行G-四联体之后荧光增强大约1 000倍;而加入反平行G-四链体或单双链DNA荧光仅仅增强几十倍,说明其可以特异性识别平行G-四联体.但流式实验结果显示,CSTS不能透过细胞膜,同时存在高荧光背景的缺点,因此无法应用于活体分析.而另外三个不带阴离子侧链的衍生物则容易进入细胞,进入细胞的难易顺序为CSBECSEMCSBMCSTS.高选择性、低背景荧光和易进入细胞等优点使CSBE具有作为近红外荧光探针检测生物样品中正平行G-四联体的潜力.     

无标记筛选G-四链体小分子配体的荧光新方法

能够诱导端粒DNA(GDNA)形成G-四链体结构的小分子化合物具有重大的抗肿瘤意义。本文以天然抗肿瘤药物槲皮素为研究对象,基于N-甲基卟啉二丙酸Ⅸ(NMM)与G-四链体的特异性结合,以及配体加入NMM/GDNA体系前后荧光强度的变化,建立了一种简单快速、无需标记筛选G-四链体配体的新方法,并应用该方法考察了黄酮类化合物、生物碱类和有机酸类化合物对NMM/GDNA体系的影响。结果显示黄酮类化合物容易诱导端粒DNA形成G-四链体结构,而生物碱类和有机酸等比较困难。     

连接环、末端碱基及一价阳离子对G-四链体结构的影响

研究了G-四链体中的连接环(Loop)、末端碱基和一价阳离子对其结构的影响,发现在K+溶液中Loop短的序列易形成平行结构,无末端碱基时容易形成多聚体,而反平行或混合平行/反平行的G-四链体则难以形成多聚体;一价阳离子K+,NH+4和Na+促进形成平行结构及多聚体的能力依次减弱.在平行G-四链体的3’或5’端增加非G碱基,或改变阳离子使其形成非平行结构,均可抑制多聚体的形成.Loop长度影响G-四链体的热稳定性,Loop短的序列可形成很稳定的分子内结构;无末端碱基的G-四链体多聚体的稳定性低于单个G-四链体,且多聚体随着温度升高而变小.结果表明,在K+溶液中,无末端碱基的平行G-四链体序列首先形成分子内结构,然后通过π-π堆积形成多聚体;末端碱基及反平行或混合平行/反平行G-四链体中的Loop可阻碍末端堆积作用,抑制多聚体的形成.本研究为G-四链体的结构与功能研究提供了有用信息.     

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.     

原癌基因c-myc G-四链体配体甲基蓝衍生物的设计、合成及其活性研究

采用计算机辅助药物设计方法,将以甲基蓝为先导化合物设计的配体分子与端粒DNA、原癌基因cmyc、c-kit2等形成的G-四链体三维结构进行分子对接模拟,发现目标化合物选择性靶向c-myc G-四链体,其对接分值为7.74。以吩噻嗪为起始原料合成出目标化合物,其结构经~1H-NMR、~(13)C-NMR和HRMS等确证。采用圆二色光谱实验测试了化合物与端粒、原癌基因c-myc和c-kit2等DNA的相互作用,结果表明目标化合物选择性诱导c-myc DNA形成G-四链体。