蛋白质-RNA相互作用界面预测与设计

蛋白质-RNA之间的相互作用是蛋白质在细胞里面行使功能的重要方式之一. 结构生物学家利用实验手段可以得到蛋白质-RNA复合物的三维结构, 通过原子水平的晶体结构来解释蛋白质与RNA的识别过程. 但实验取得蛋白质-RNA的复合物结构非常困难, 耗钱、耗时, 同时受限于其相互作用强度. 因而利用理论的方法对蛋白质-RNA相互作用界面进行预测与设计在生物医学研究中十分重要. 本文主要综述了近期蛋白质-RNA相互作用界面预测与设计方面的进展, 包括以下几个方面: (1) 蛋白质-RNA分子对接算法以及对接前后存在的构象变化的处理; (2) 蛋白质-RNA 识别机制的研究; (3) 基于蛋白质-RNA 相互作用界面的分子设计. 蛋白质-RNA分子对接算法逐步完善将有助于我们对大量未知功能的蛋白质与RNA进行功能注释, 而基于生物大分子相互作用界面的分子设计将在药物设计领域中有广阔的应用前景.     

金属卟啉对杂环及DNA分子识别研究进展

介绍了近几年国内外关于组装金属卟啉对杂环分子、DNA碱基以及RNA的分子识别的研究进展, 并简述了本课题组对金属卟啉与杂环及药物分子复合物的理论研究工作. 金属卟啉广泛存在于自然界和生物体中, 此识别过程对研究和模拟生命体中各种细胞之间的相互作用具有重要意义. 组装后的金属卟啉可通过轴向配位、氢键及π-π堆积作用等识别杂环分子. 金属卟啉对DNA的识别主要有四种作用方式, 而金属卟啉对DNA以及RNA分子的识别主要靠疏水作用力、静电力以及自堆叠作用. 卟啉阳离子与DNA的结合位点受主体侧链取代基的空间结构影响. 金属卟啉对药物分子的识别靠配位键和氢键进行, 以配位键结合的复合物通常具有更高的结合能.     

RNA切割型脱氧核酶在致病菌检测中的研究进展

脱氧核酶是通过体外筛选技术得到的具有催化功能的单链寡核苷酸分子. 随着体外筛选技术的发展, 越来越多的脱氧核酶被筛选出来. 其中, 靶向细菌的具有RNA切割作用的脱氧核酶(RNA-cleaving DNAzyme, RCD)同时拥有分子识别和催化RNA裂解的功能, 且具有设计灵活、 易于制备和修饰、 成本低廉等优势, 在致病菌检测领域获得了广泛的关注和应用, 为致病菌的早期发现和预防提供了全新的分子工具. 本文系统总结了RCD在致病菌检测中的研究和应用, 并对其面临的问题和未来发展前景进行了展望.     

三萜骨架功能分子

具有独特立体结构的三萜化合物是一类重要的生物活性天然产物,在消炎、降血脂、保肝护肾、抗菌、抗肿瘤、抗真菌等方面有着重要药用价值。利用其独特手性结构、亲脂性、生物活性以及生物相容性等特性,设计合成新型功能分子,可作为药物载体,发挥其识别功能以及用于医用材料等方面具有重要的作用。本文介绍了近年来以三萜为骨架设计合成的新型功能分子在离子、分子识别和自组装性能方面研究现状及其潜在的应用前景。     

新型脱氧胆酸类手性不对称脲分子钳的设计合成

以刚性的脱氧胆酸甲酯为隔离基, 在其3位连接苯甲酰基, 12位连接手性不对称脲, 设计合成了一类新型的手性分子钳. 其结构均经1H NMR, IR, MS和元素分析确证, 并且考察了其对中性分子和D/L-氨基酸甲酯的识别性能. 实验结果表明, 这类分子钳人工受体不仅对中性有机小分子具有良好的识别能力, 而且对D/L-氨基酸甲酯亦具有优良的对映选择性识别性能.     

基于核酸适体的外泌体分子识别研究进展

自研究者证实外泌体承担了细胞外RNA等物质的运输功能以来, 关于外泌体来源与功能的研究一直备受关注. 近年来外泌体被发现具有作为疾病生物标志物的潜力, 使得拥有特定表面蛋白以及特定装载物的外泌体成为分析化学领域有价值的检测对象. 从化学本质角度来说, 外泌体的获取与分析需要依赖特异性的分子识别过程. 核酸适体作为分子识别单元, 因其特异性强、 亲和力高、 生物活性稳定、 易于合成和保存、 而且其序列和结构上具有可编程性, 易于设计和修饰, 已成功地用在外泌体相关的生物传感体系中. 本文从外泌体的化学组成及其具有生理、 病理意义的组分出发, 从外泌体通用生物标志物识别、癌细胞来源外泌体的检测及外泌体蛋白谱的分析这3个方面综述了以核酸适体作为分子识别单元在外泌体分析领域的代表性工作, 总结了现有的靶向外泌体的核酸适体序列信息以及应用场景, 阐述了利用化学合成与修饰以及DNA自组装等化学调控手段增强核酸适体分子识别性能的最新进展, 并从适用于外泌体分子识别的核酸适体的筛选以及化学修饰的角度, 对未来的研究方向进行了展望.     

基于钌多吡啶类配合物的DNA分子光开关及生物传感研究

DNA结构具有多态性,利用小分子化合物对不同结构的DNA分子进行识别及调控具有重要的生物学意义.本文主要针对近年来钌多吡啶配合物作为DNA分子光开关的研究进行综述,内容包括DNA分子光开关的机制,不同结构DNA的分子光开关,DNA分子光开关的开关循环控制策略和钌多吡啶类配合物及与纳米材料相结合作为生物传感器的研究.     

含腙主体的阴离子识别

近年来,含腙(-CH=N-NH-)结构单元的阴离子识别主体的设计、合成及应用成为超分子阴离子识别领域研究的热点之一.此类主体具有结构丰富、可调节性强、识别范围广、选择性强、灵敏度高等优点.本文综述了含腙及酰腙为识别基团的阴离子主体的设计原理、识别性能和机理,展望了该领域的发展方向.     

金属配合物-寡聚核苷酸定位断裂剂研究进展

核酸切割试剂与寡聚核苷酸(ODN)偶联制得的人工核酸酶能在特定位点断裂DNA或RNA,为人工核酸酶的分子设计提供了一种新方法.本文综述了金属配合物-ODN识别切割试剂的偶联方式及其与靶分子的作用机制,并指出了今后的研究方向.     

新的芳酰肼分子钳人工受体的微波干法合成及其识别性能研究

在微波辐射无溶剂条件下,以间苯二酚为起始原料,固体K2CO3为载体,设计合成了9个新的芳杂环酰肼分子钳人工受体.其结构均经1HNMR,IR,MS及元素分析确证.同传统的方法相比,该法具有简单、快速、高效和对环境友好等优点.利用紫外可见分光光度滴定法初步考察了这类分子钳对卤素阴离子的识别性能.结果表明,该类分子钳对I-具有良好的选择性识别性能.     

环糊精衍生物及包合物构建荧光探针的研究进展

环糊精是超分子化学中的一类重要主体化合物,在药物缓释、化学传感、对映体分离以及新型材料等众多领域都得到了广泛的应用.由于环糊精具有外亲水内疏水的桶形结构,其空腔内可以插入具有识别功能的受体分子或荧光染料,可通过螯合或置换方式实现对目标分子的识别,因此基于环糊精衍生物及包合物构建荧光探针也受到了人们的极大关注.总结了基于环糊精设计合成的荧光探针在检测金属离子、阴离子和分子等方面的应用,重点描述了识别性能和识别机制,为环糊精衍生物及包合物在荧光检测领域的应用提供理论依据.     

螺吡喃化合物在分析化学中的应用

螺吡喃作为一种有机光致变色化合物,能够发生无色闭环体螺吡喃与有色开环体部花菁之间可逆的结构异构化,由于具有特殊的分子识别能力和信号传导功能,已经成为分子探针领域极具吸引力的主体分子之一。螺吡喃不仅被广泛应用于光电材料领域作为分子器件,而且作为传感器广泛应用于分析化学领域。研究者们设计了多种具有不同结构的螺吡喃分子,将其应用于光化学和电化学传感领域。本文系统综述了螺吡喃化合物在分析化学领域的研究进展,包括螺吡喃作为光学探针在分子识别(对金属离子、阴离子及有机分子的定性及定量分析)方面的应用,以及螺吡喃在电化学免疫传感器中的应用。     

基于分子钳化合物的手性识别研究进展

手性是自然界中广泛存在的现象,设计合成新型人工受体模拟生物体内的分子识别已经成为生物有机化学和超分子化学等领域富于挑战性的课题之一.分子钳类人工受体结构易于修饰,在手性识别和检测中具有广泛的应用前景,本文对近年来合成的分子钳人工受体以及应用光谱、色谱和质谱等检测手段对其手性识别性能的研究进行了总结,并对分子钳人工受体的发展前景作出了展望.     

寡聚酰胺为探针的电化学DNA生物传感器

DNA分子中的碱基对可以长程传递电荷, DNA分子中的碱基π堆积结构为电荷的长程传递提供了良好的通道. 电荷在DNA分子中的传递受碱基序列的影响, 利用这种性质可以构建DNA碱基错配检测的电化学传感器. 寡聚酰胺能和DNA以小沟绑定方式高亲和力地结合, 并且具有序列识别功能, 本文以带有硝基官能团的寡聚酰胺分子为电化学探针, 设计了电化学DNA生物传感器. 结果显示, 寡聚酰胺与DNA修饰电极作用后, 电化学响应显著增强, 并且可以作为检测DNA碱基错配的电化学探针分子.     

偶氮苯作用的核酸开关在生物体内的可逆光调控

随着人们对偶氮苯分子光异构化机理和特性认识的深入,偶氮苯在核酸分子中的引入及其相关过程的可逆调控也受到了大量关注.偶氮苯分子作为光响应元件不仅用于合成智能材料或分子机器,而且正迅速渗透到化学生物学体系的分析和调控.考虑到核酸分子包含的信息多样性,小分子偶氮化合物引入到核酸分子中,可实现开关核酸的结构、RNA沉默、基因表达、适配体识别、酶活性等,也可用作核酸探针了解结构信息和分子之间的作用机理.因而,功能核酸的光可逆调控及其在生物领域中的应用,成为核酸化学领域的热门课题.本文主要阐述了偶氮苯与核酸结合的4种不同方式的设计原理及特点,通过筛选一些有代表性的例子,介绍偶氮苯类光敏分子的光异构化性能及其对核酸结构和功能的可逆调控在生物领域的研究进展,并列举出现阶段可能存在的问题,及对未来的发展前景进行展望.     

分枝结构对以N为耦合中心的多分枝分子的双光子吸收性质的影响

采用ZINDO/SOS方法,研究了以N原子为耦合中心,以二苯乙烯类、噻吩类和芴类分子作为分枝的分子的双光子吸收性质,从而研究了分枝结构对多分枝分子的双光子吸收性质的影响.结果表明分枝结构会影响分枝之间耦合作用的强弱,因而对分子的双光子吸收性质具有重要影响.所设计的分子中以二苯乙烯类和噻吩类分子作为分枝的多分枝分子具有较大的双光子吸收截面.     

含联萘基元的刚性环状齐聚物手性孔穴的振动圆二色谱研究

纳米尺度刚性环状齐聚物因其具有独特的孔穴结构,在基础与应用研究中引起了人们的广泛关注.当具有功能基团的分子骨架形成环状结构时,这种功能分子孔穴在分子识别及主-客体化学等方面具有广阔的应用前景.含有手性基团的手性大环分子具有特定的手性孔穴,在手性拆分、手性识别等方面引起了各国研究者的兴趣.     

离子交换色谱法研究蛋白质与RNA的结合特异性

RNA是以磷酸二酯键相连的核苷酸组成的聚阴离子,而蛋白质在PH小于它的等电点的缓冲溶液中带有正电性.因此,它们在离子交换色谱分子时能出现在差异很大的洗脱组分中.据此.我们设计了用离子交换色谱法研究蛋白质与RNA的结合特异性方法,用以研究位于T细胞核内的具有RNA结合活性的蛋白质人环素33(hCyP33)与不同RNA的结合特性.结果表明,人亲环素33只有ply(A)尾序列结构的mRNA,即poly(A)^ RNA发生特异性结合.     

脱氧核酶传感器研究进展

脱氧核酶是利用体外分子进化技术获得的一类具有高效催化活性和结构识别能力的单链DNA片段。本文主要介绍了两类脱氧核酶,即RNA切割型脱氧核酶和G-四聚体型脱氧核酶在生物传感体系中的发展和应用。     

药物分子设计和核酸的分子识别分析

分子识别分析理论应用于药物分子设计是新药开发的要求，也是分析化学一个极具潜力的发展方向，分子识别分析不仅为药物分子设计提供了生物大分子的组成，结构基基本信息，还为了解药物分子与生物大分子相互作用位点及作用方式提供了模型，本文评述了与药物分子设计中有关的核酸物质的分子识别分析，它们是设计好的抗癌药物的基础。