本文關(guān)鍵詞：核酸適配體分子識別機(jī)制及復(fù)雜環(huán)境下G-四鏈體的構(gòu)象研究

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【摘要】：核酸是一類重要的生物大分子,幾乎參與了生命活動的每一個過程。本論文主要利用核磁共振手段針對核酸展開了以下兩方面研究:1,研究了人工合成的具有高效特異性識別靶標(biāo)能力的DNA核酸適配體(Aptamer)識別其靶標(biāo)的分子識別機(jī)制;2,研究了類細(xì)胞與活細(xì)胞環(huán)境下DNAG-四鏈體結(jié)構(gòu)的構(gòu)象狀態(tài)。文中首先利用NMR方法研究了能夠精確區(qū)分識別赭曲霉毒素A/B(OTA/B)的兩條核酸適配體(OBA18、OBA32)其分別對應(yīng)的分子識別機(jī)制。NMR研究表明OBA18識別OTA分子是配體構(gòu)象依賴的誘導(dǎo)契合機(jī)制,進(jìn)一步的分子動力學(xué)模擬結(jié)果明確了 Mg2+通過與配體結(jié)合改變其構(gòu)象來放大僅一個原子之差的配體差異從而調(diào)控OBA18的精確識別過程。同時我們解析了 OBA18-OTA復(fù)合物結(jié)構(gòu),在原子水平上闡述了核酸適配體識別小分子毒素的機(jī)制及影響,為新型高效核酸適配體探針和藥物的設(shè)計(jì)合成提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。在OBA32識別OTA的識別機(jī)制研究中,使用NMR結(jié)合CD光譜的方法闡釋了其構(gòu)象選擇的分子識別機(jī)制。并發(fā)現(xiàn)了 Mg2+對結(jié)合雙方的雙向干擾調(diào)控了該識別過程的發(fā)生。論文中使用了單位點(diǎn)突變及同位素標(biāo)記的方法明確了復(fù)合物中的氫鍵分配,進(jìn)而搭建了 OBA32-OTA復(fù)合體的G-四鏈體二級結(jié)構(gòu)模型,為進(jìn)一步解析G-四鏈體與小分子配體的復(fù)合物三維結(jié)構(gòu)提供了構(gòu)造基礎(chǔ)。G-四鏈體作為核酸中的一種特殊結(jié)構(gòu)形態(tài)存于人類基因組以及其他一些功能性核酸中,具有多重生物學(xué)功能以及豐富的結(jié)構(gòu)類型,同時受到環(huán)境中離子、pH等眾多因素的調(diào)控。為了研究G-四鏈體在生理環(huán)境下的真實(shí)結(jié)構(gòu)狀態(tài),我們首先在體外模擬的大分子擁擠環(huán)境以及限域環(huán)境中對其展開研究。結(jié)果表明擁擠環(huán)境對人端粒DNA G-四鏈體結(jié)構(gòu)中兩種構(gòu)象影響不大,但是熱穩(wěn)定性有所提高,而限域環(huán)境促使K+穩(wěn)定構(gòu)象向Na+穩(wěn)定構(gòu)象轉(zhuǎn)變,即類細(xì)胞環(huán)境對端粒DNA G-四鏈體的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性的影響顯著。因此我們進(jìn)一步地在非洲爪蟾卵母細(xì)胞及Hela細(xì)胞內(nèi)對G-四鏈體的多重構(gòu)象進(jìn)行了定量檢測。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示相同G-四鏈體序列在以上兩種細(xì)胞內(nèi)展現(xiàn)出了結(jié)構(gòu)差異,由此證明了在天然細(xì)胞環(huán)境下對核酸展開研究的必要性。同時本論文提出19F NMR是一種簡單易行的核酸結(jié)構(gòu)檢測手段,能夠在(近)生理環(huán)境下提供核酸構(gòu)象的定量表征。19FNMR將會成為在生理?xiàng)l件下研究核酸的構(gòu)象、動力學(xué)、及相互作用的有力手段。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O629.74;O657.2

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本文編號：1277755