近日，廈門大學(xué)楊朝勇教授課題組在核酸適體篩選及功能調(diào)控領(lǐng)域取得新進(jìn)展，相關(guān)成果以"Activation of Aptamers with Gain-of-Function by Small-Molecule-Clipping of Intramolecular Motifs"為題，發(fā)表于《德國應(yīng)用化學(xué)》。（DOI: 10.1002/anie.202013570）
核酸適體因具有分子量小、靶標(biāo)范圍廣、易合成修飾、設(shè)計可編程等優(yōu)點(diǎn)，是一類理想的分子識別工具，在生物分析領(lǐng)域具有巨大應(yīng)用潛力。但目前缺乏對適體與靶標(biāo)間識別機(jī)制和構(gòu)效關(guān)系的理解，限制了人們對適體功能的精準(zhǔn)調(diào)控，導(dǎo)致了當(dāng)前核酸適體在細(xì)胞功能調(diào)控等方面難以突破的局面。
針對此問題，楊朝勇教授課題組提出了“clipped aptamer”的概念，利用分子膠水（Z-NCTS）實(shí)現(xiàn)了核酸適體三維空間結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控，從而獲得了小分子響應(yīng)的核酸適體，為核酸適體的多樣性與功能調(diào)控提供了一種全新的分子相互作用機(jī)制。具體而言，利用分子膠水“點(diǎn)擊連接”核酸適體中CGG/CGG位點(diǎn)，從而將分子內(nèi)原本遠(yuǎn)離的結(jié)構(gòu)域拉近，調(diào)控核酸適體三維結(jié)構(gòu)。利用所發(fā)展的分子膠水介導(dǎo)的核酸適體篩選新方法，課題組定向進(jìn)化獲得了針對腫瘤細(xì)胞標(biāo)志物EpCAM蛋白的“clipped aptamer”，并通過實(shí)驗及分子對接模擬對核酸適體的識別機(jī)制、構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行了深入闡明。結(jié)果表明，篩選得到的“clipped aptamer”具有理想的結(jié)合熱力學(xué)性質(zhì)，并可通過分子膠水時空可控“clipped aptamer”三維結(jié)構(gòu)變化，實(shí)現(xiàn)從與EpCAM結(jié)合的非活性狀態(tài)到活性狀態(tài)的快速轉(zhuǎn)變，從而精準(zhǔn)調(diào)控細(xì)胞黏附。該方法理論上可直接進(jìn)化獲得任何靶標(biāo)的構(gòu)象調(diào)控核酸適體，避免了常規(guī)方法中的序列設(shè)計試錯，為構(gòu)筑結(jié)構(gòu)及功能調(diào)控的核酸適體的研究提供了新思路，在生物傳感，成像，基因表達(dá)調(diào)控、細(xì)胞行為調(diào)控以及藥物遞送方面具有巨大潛力。
該研究工作在廈門大學(xué)宋彥齡副教授、楊朝勇教授的共同指導(dǎo)下完成。廈門大學(xué)博士生黃夢嬌、已畢業(yè)碩士生李婷玉為論文共同第一作者。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊發(fā)展計劃等資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202013570
來源：廈門大學(xué)
