tRNA分子中修饰核苷酸的生物功能——Ⅲ.酵母tRNA类似物(A_(37),G_(37)或C_(37)代替m~1I_(37))的合成及生物活性

本文报道用牛脾磷酸二酯酶在控制条件下制备了去除37位m~(?)I的酵母丙氨酸tRNA3′-半分子(38—76核苷酸)。合成了由普通碱基A,G或C代替m~(?)I_(37)的酵母丙氨酸tRNA类似物。并测定了这些类似物的生物活性,结果表明与天然的酵母丙氨酸tRNA相比,这些类似物在鼠肝tRNA合成酶系统中接受丙氮酸的活力不受影响,而在兔网织蛋白质合成系统中携带丙氨酸参入蛋白质的活力却下降为天然tRNA的20—30％,对上述结果及牛脾磷酸二酯酶的作用条件进行了讨论。     

酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成

本文报道采用有机合成与酶促合成相结合的方法,按照R.Holley等测定又经他人修正的一级结构,人工全合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸(tRNA_y~(Ala))的工作。我们合成的tRNA_y~(Ala)与天然的tRNA_y~(Ala)具有相同的化学组成(含有全部修饰核苷酸)和结构,并有完整的生物活力,即在大鼠肝氨酰基tRNA合成酶的催化下,能接受丙氨酸,而且在兔网织红细胞裂解液体系中能将所携带的丙氨酸参入到蛋白质中去。在进行全合成以前,曾分别进行了两种人工半合成,即将天然的5′半分子与人工的3′半分子和人工的5′半分子与天然的3′半分子进行连接,都取得有生物活力的整分子tRNA_y~(Ala)。据我们了解,这是世界上第一次用人工方法合成的具有生物功能的核糖核酸。     

人工合成的酵母丙氨酸转移核糖核酸的生物活力测定

本文报道了用一种高灵敏度的方法测定人工合成的酵母丙氨酸转移核糖核酸(tRNA_y~(Ala))的生物活力。tRNA_y~(Ala)在大鼠肝氨酰基tRNA合成酶的催化下接受丙氨酸后,用操作简便而回收率较高的酒精沉淀法回收氨酰化产物,最后,在兔网织红细胞裂解液无细胞蛋白合成体系中,测定氨酰化产物中的丙氨酸转移到蛋白质中去的能力——参入活力。这方法不仅可以测定分离纯化的tRNA_y~(Ala)的活力,而且也可以测定经T_4RNA连接酶连接两个半分子后的反应混合物中产物tRNA_y~(Ala)的活力。利用这方法,已成功地测定了微至5—7 pmoles的人工全合成tRNA_y~(Ala)的接受活力和参入活力两组数据。测定结果表明,全合成tRNA_y~(Ala)的接受活力是天然分子的51.6—65.6％,是经拆合的天然分子的91.3—106.0％。其氨酰化产物中的[~3H]-Ala在兔网织红细胞裂解液中的利用率为61.6—63.1％,是天然分子的90.6—91.7％,是经拆合的天然分子的97.2—115.8％。     

酵母丙氨酸tRNA类似物的合成及其生物活力的测定

在体外系统中,T 7-RNA聚合酶转录编码酵母丙氨酸tRNA及其半分子的DNA,获得不含修饰核苷酸的酵母丙氨酸tRNA及其5’半分子(1-35位核苷酸)和3'半分子(37-75位核苷酸).在T4-RNA连接酶的催化下,不含修饰核苷酸的5'半分子(1-35位核苷酸)和3'半分子(37-75位核苷酸)分别与天然的3'半分子(36-75位核苷酸)和5'半分子(1-36位核苷酸)连接成tRNA类似物.用以上方法得到了酵母丙氨酸tRNA的3个类似物:(1)tRNA的5'半分子不含修饰核苷酸;(2)tRNA的3'半分子不含修饰核苷酸;(3)整个tRNA分子不含有修饰核苷酸.在鼠肝氨酰tRNA合成酶系统中测定tRNA接受丙氨酸的活力,在兔网质无细胞蛋白质合成系统中测定tRNA将丙氨酸参入蛋白质的活力.结果是:5'半分子不含修饰核苷酸者,其接受丙氨酸的活力降低52％,而参入丙氨酸的活力基本不变;3'半分子不含修饰核苷酸者,其接受丙氨酸的活力降低79％,参入活力降低57％;整个分子不含修饰核苷酸者接受丙氨酸的活力降低85％,参入活力降低47％.这些结果说明修饰核苷酸,尤其是3'半分子的修饰核苷酸与tRNA的接受活力和参入活力间有密切的关系.     

酵母丙氨酸转移核糖核酸3′-半分子(36—76)的合成

本文报告用T_4RNA连接酶将相应于酵母丙氨酸转移核糖核酸(tRNA_y~(Ala))3′-半分子(36—76)的三个寡核昔酸大片段——10(36—45)(Ⅰ),12(46—57)(Ⅱ)和19p(58—76)(Ⅲ)——从3′-端向5′-端延伸逐个连接合成了这个tRNA的3′-半分子(36—76)。首先在供受体配比为1:1.5的情况下,采取三步连续反应,即19p(Ⅲ)的5′-磷酸化,然后与12(Ⅱ)的连接和连接反应产物的5′-磷酸化等反应,一次制备分离的方法,以70％的总得率合成了5′-磷酸化的三十一核苷酸(46—76)(Ⅳ)。然后,以(Ⅳ)作为下一步反应的供体和三倍量的10(Ⅰ)连接,以67％的产率合成了具有四十一核苷酸的tRNA_y~(Ala)的3′-半分子(36—76)(Ⅴ)。将这个合成的3′-半分子,5′-磷酸化以后,与天然的5′-半分子连接,人工半合成了tRNA_y~(Ala)整分子,经生物活力测定,这个人工半合成的tRNA_y~(Ala)具有接受[~3H]-丙氨酸、并能将接受的丙氨酸转移到蛋白质分子中去的生物活力。     

酵母丙氨酸转移核糖核酸5′-半分子(1—35)的合成

本文报道了应用T_4RNA连接酶将酵母丙氨酸转移核糖核酸(tRNA_y~(Ala))5′-半分子中的三个寡核苷酸片段[—13(Ⅰ);14—22(Ⅱ);23—35(Ⅲ)]连接成5′-半分子的工作。由于寡核苦酸片段的纯度高,多核苷酸激酶和T_4RNA连接酶的质量好,采用连续反应的方法,简化了分离步骤,使产物的得率大大提高,二十二核苷酸的连接率是75％,三十五核苦酸的连接率是90％,以第一步反应原料为基数计算,最终产物的总得率是21％。经连接点和末端核苷酸分析,证明它的结构是正确的。将合成的5′-半分子与天然的3′-半分子在T_4RNA连接酶的催化下连接成人工半合成的完整tRNA_y~(Ala),具有接受[~3H]-丙氨酸和将[~3H]-丙氨酸转移到蛋白质中的生物活力。     

BIOLOGICAL FUNCTION OF MODIFIED NUCLEOTIDES IN tRNA MOLECULES——SYNTHESIS AND BIOLOGICAL ACTIVITY OF THE ANALOGUES OF YEAST ALANYL tRNA WITH I_(34) REPLACED BY A_(34) OR G_(34)

Analogues of yeast alanyl tRNA with I_(34) replaced by A_(34) or G_(34) were synthesized. Synthetic analoguesof yeast alanyl tRNT occupy the same position as the natural yeast alanyl tRNA on polyacrylamide gelelectrophoresis, and their purity is about 95% after electrophoresis on a 10% or 20% polyacrylamide gel.The two terminal and nearest neighbour nucleotides of the analogues are all correct. The accepting acti-vity of the synthetic analogues is similar to that of the reconstituted natural yeast alanyl tRNA. The in-corporation activity of alanine into proteins of the synthetic analogues is about 30% of that of the naturalof reconstituted natural yeast alanyl tRNA when I_(34) is replaced by A, and is 90% when I_(34) is replaced byG.The reason of the variation in biological function of the analogues of yeast alanyl tRNA after I_(34) re-placed by A or G was discussed.     

酵母丙氨酸转移核糖核酸双氢尿核苷(D)环区九核苷酸(14-22)的合成

用有机合成或酶促合成的AGDCGG为受体,以过量的pDAGp为供体,应用T_4RNA连接酶,成功地合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸(tRNA_y~(Ala))的双氢尿核苷(D)环区九核苷九磷酸AGDCGGDAGp.在脱去3’-端磷酸基团后,得九核苷八磷酸.产物经序列分析证明,与AGDCGGDAG完全符合.本文也进行了相应于D环区九核苷酸的组成片段AG,AGDC,GG,GGp和DAG的5’-磷酸化和它们之间连接的条件探索,发现了3’-DMP和DAG的5’-磷酸化需在5～10℃下进行,可获近定量的产率. AGDCGGDAGp已用于tRNA_y~(Ala)的全分子合成.     

天花粉胰蛋白酶抑制剂及其类似物的全合成

天花粉胰蛋白酶抑制剂(Trichosanthes trypsin inhibitor, TTI)是一含27个氨基酸残基的多肽,其中包括三对硫硫键。本文报道了它的化学全合成及其分子内二硫键重组,合成产物纯化后其氨基酸序列以及与胰蛋白酶的抑制当量比均与天然抑制剂相一致。并合成了此抑制剂的类似物,其N端第6位Met残基由Ala所取代,合成产物纯化后,其抑制活力也与天然抑制剂相同。此结果为今后天花粉胰蛋白酶抑制剂作为融合蛋白用基因工程表达以及产物的后处理提供了依据。     

生物化学家王德宝教授

酵母丙氨酸转移核糖核酸(tRNA_Y~(Ala))的人工全合成获得了1987年国家自然科学一等奖。用人工方法合成重要的生物大分子(蛋白质、RNA 和 DNA)是人类合成生命的前提,也是验证这些化合物结构的最好方法。由于生     

3′-末端氧化的tRNA~(Leu)对大肠杆菌亮氨酰-tRNA合成酶的亲和标记

本文用3′-末端氧化的tRNA~(Leu)(tRNA_(ox)~(Leu))专一地标记了大肠杆菌亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)。合成酶标记上等摩尔tRNA_(ox)~(Leu)后,氨酰化活力完全丧失,同时氨基酸活化活力也失去80％。这样失活反应是通过tRNA_(ox)~(Leu)的3′-末端羰基与亮氨酰-tRNA合成酶活性中心或其附近的赖氨酸残基的ε-氨基形成Schiff碱实现的。Schiff碱经硼氢氰化钠还原后稳定。酶与tRNA_(ox)~(Leu)的共价复合物经牛胰核糖核酸酶充分水解后,其活化氨基酸的活力及动力学常数基本恢复到原来水平,而氨基酰化活力未恢复。表明了该合成酶的两种活性中心相互关联又有区别。     

核酸化学研究 Ⅴ.修饰的核苷酸和寡核苷酸的合成

本文叙述的修饰核苷酸——假尿嘧啶核苷酸的合成以及它和胸腺嘧啶核苷酸的保护,酵母丙氨酸转移核糖核酸TψC臂中CpCpGpG和TpψpCpG的合成.CpCpGpG和TpψpCpG均已圆满地用于t-RNA_y~(Ala)的3'-半分子合成和整分子的全合成.     

多核苷酸合成化学新进展

一、引言 在化学、生物学、医学研究和生物高技术发展需求的推动下,近十年来多核苷酸的合成化学有了令人瞩目的进展。1980年,笔者在一篇综述中曾总结了过去约30年中多核苷酸合成化学的成就。当时的情况是,磷酸二酯法在E.Coli tRNA~(Tyr)基因和酵母tRNA~(Ala)的人工合成中取得成就同时也暴露了缺点之后已过了它的巅峰;磷酸三酯法尚     

2′,5′-寡核苷酸C_(2′P_5′)C_(2′P_5′)A的合成

近年来发现用干扰素处理过的细胞胞浆提取物和双链RNA、ATP一起培养,可以生成一个低分子量的蛋白合成抑制剂,即5′-三磷酸-三聚2′,5′-腺苷酸(Ⅰ)。由于(Ⅰ)具有天然核酸中不存在的2′,5′-磷酸酯链以及它的抗病毒活性,因此引起不少化学家的兴趣,已有不少文章报导了(Ⅰ)及其类似物的合成,同时也发现不含三磷酸的三聚2′,5′-腺苷酸(Ⅱ)也同样具有活性。为了进一步研究(Ⅰ)的结构与活性关系,本文报导了用胞嘧啶碱基代替腺嘌呤碱基的(Ⅱ)的类似物C_(2′P5′)C_(2′P5′)A(Ⅲ)的合成。     

锤头状Ribozyme在修饰核苷酸ψ3′侧的定点剪切

现有知识所知道的锤头状Ribozyme结构中,剪切是在特殊位点的3′侧发生,我们将含GTΨ的酵母丙氨酸tRNA 3′半分子(40聚)作为底物,按Haseloff-Gerlach锤头结构模型设计了一个38聚的Ribozyme分子。在镁离子存在的条件下,GTΨ的3′侧发生预期的体外剪切反应。反应的米氏动力学参数为:K_m:6.7μmol/L,k_(cat):3.4×10~(-3)/min。与此同时,合成了一个17聚的底物类似物,仅以GUU代替上述的GTΨ序列。恒态动力学分析表明,两底物的K_m值大致相同,但k_(cat)值相差达294倍。实验表明,修饰核苷酸Ψ可以是Ribozyme锤头结构中的剪切位点,但具有很低的k_(cat)。     

绿豆胰蛋白酶抑制剂片段及其类似物的合成

绿豆胰蛋白酶抑制剂的Lys活性碎片由两条分别含有26及9个氯基酸残基的多肽链通过两对分子间二硫键连接而成。用DTT还原能拆分两链,其中长链含6个半胱氨酸,在空气中氧化后能恢复25％原Lys碎片活力。本文报道了此长链的化学合成和二硫键重组。合成产物的氯基酸组成与文献报道的一致。但活性明显低于天然产物。为此对绿豆抑制剂的部分序列重新进行测定,结果表明原P_2′位的Lys应为Ile按新测定序列,从长链26肽的N端和C端各去掉两个残基合成一个22肽,此22肽的活性与天然的26肽相当。此外还合成了此22肽的类似物,其活性中心的Lys残基由Ala取代,产物对胰蛋白酶和弹性蛋白酶都无抑制活力。     

“一锅煮”选择性合成3′-O-(4-甲氧苯甲酰基)蔗糖及其类似物

二氯化钴催化经氢化钠活化的蔗糖与芳基酸酐反应,选择性地在蔗糖3′-OH上引入芳香酰基,通过"一锅煮"合成了3′-O-(4-甲氧苯甲酰基)蔗糖(3a,中药远志的抗抑郁活性成分)及其类似物3′-O-(3-甲基苯甲酰基)蔗糖(3b)和3′-O-(4-氯苯甲酰基)蔗糖(3c),收率54%～59%,其结构经1H NMR,13C NMR和ESI-MS表征。3a为首次化学合成的与相应天然产物结构相同的化合物,3b和3c未见文献报导。     

复分解反应在核苷类似物合成中的应用

核苷类似物可以参与并干扰细菌（病毒）的DNA或RNA过程,抑制其生长和繁殖,从而有希望发展为抗肿瘤抗病毒药物。一些天然的核苷化合物虽然表现出一定的生理活性,在体内缺乏酶稳定性和靶向选择性却限制了其在医药领域的应用,合成具有生物活性的化学修饰的核苷及其衍生物是核酸药物化学中的重要课题。一类在金属卡宾复合物催化下的分子内或分子间烯烃重组反应-----复分解反应的发展使核苷类似物的合成进入了新阶段, 烯烃复分解反应成为核苷类似物合成的主要途径之一。随着施洛克催化剂、格拉布催化剂等复分解反应催化剂的发现和不断改进,烯烃复分解反应,尤其是关环复分解和交叉复分解反应被广泛应用于构建核苷类似物的糖环(或伪糖)结构或连接核苷类似物单体而形成核苷多聚物。本文对烯烃复分解反应在核苷类似物包括碳环核苷,2’,3’-双脱氧核苷,无环核苷,多环核苷及核苷二聚体或三聚体的合成中的应用进行了综述。     

十二烷基二甲基苄基氯化铵结构修饰及性能研究

以苯胺、十二酸、N,N-二甲基乙醇胺等为原料合成了十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227)结构修饰的阳离子表面活性剂(I_(10),I_(12),I_(14),I_(16))。利用~1H-NMR和FT-IR对目标产物结构进行表征。在25℃条件下,分别用电导率法和表面张力法测定目标产物的临界胶束浓度(CMC)和表面张力(γ)。结果表明,I_(16)的CMC值最小,为4.29×10~(-5) mol·L~(-1),γ_(CMC)值为38.08 mN·m,并计算目标产物在空气-水界面上的饱和吸附量(Γ_(max))、单个吸附分子的最小截面积(A_(min))、降低溶液表面张力的效率(pC_(20))和降低溶液表面张力的能力(π_(CMC))。在25℃条件下,测试了目标产物的泡沫性能和乳化性能。分析结果表明,I_(16)的稳泡性能达到100%,并且乳化能力最好,分出10 mL水的时间为2 505 s。对目标产物的最低抑菌浓度(MIC)进行测试,结果表明I_(12)对枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的MIC分别为13.5μg·mL~(-1)和32.5μg·mL~(-1),具有较高的抑菌活性。     

含半胱氨酸多肽的研究 Ⅰ.胰岛素A鏈中苄氧羰(S-苄基)半胱(S-苄基)半胱·丙·甘·纈·(S-苄基)半胱氨酸乙酯(A_6-A_(11))的合成

本文报告胰岛素A键Cbz(S-Bz)Cys—Ala·Gly·Val·(S-Bz)Cys·O-Bz(A_7-A_(11))五肽和Cbz(S-Bz)Cys·(S-Bz)Cys·Ala-Gly-Val·(S-Bz)Cys-OEt(A_6-A_(11))六肽的合成。五肽是用活化酯方法,由Cbz(S-Bz)Cys-ONP与H·Ala-Gly·Val·(S-Bz)Cys·OBz(A_3-A_(11))合成。将纯浄的Cbz(S-Bz)Cys-(S-Bz)Cys-OH和旋光纯的H·Ala·Gly·Val(S-Bz)Cys·OEt四肽,经混合酸酐和碳二亚胺两种方法接肽,获得熔点和比旋度完全一致的六肽。该六肽Cbz(S-Bz)Cys-(S-Bz)Cys·Ala·Gly·Val·(S-Bz)Cys·OEt(A_6-A_(11))应为光学纯的化合物。