通過小分子「夾住」分子內單元實現核酸適配體功能獲得性活化

2020-11-29 科學網

通過小分子「夾住」分子內單元實現核酸適配體功能獲得性活化

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/11/20 16:52:15

廈門大學化學與化工學院楊朝勇課題組在小分子誘導的核酸適配體活化方面取得新進展。 2020年11月18日，國際知名學術期刊《德國應用化學》發表了這一成果。

點擊反應是一種常用於實現富有挑戰性的生物相關模塊間偶合的途徑，其優點包括高反應活性、高生物正交性以及容易合成等，大大提高了產生功能明確的分子的速度。受點擊反應的啟發，該課題組提出了「夾住的適配體」的概念，即通過一個人工合成的、與DNA錯配結合的小分子（分子膠水，Z-NCTS）「夾住」核酸序列中預設的CGG/CGG序列，以調控核酸適配體的結合能力。

課題組還研究了由Z-NCTS分子介導的、面向表皮細胞粘附分子的「夾住的適配體」的從頭篩選。生成的「夾住的適配體」分子可以通過Z-NCTS「夾住」兩個CGG位點改變兩條鏈的雜交狀態，實現無結合活性和有結合活性兩種狀態間的高效切換。

實驗和仿真結果表明，「夾住的適配體」具有理想的結合熱力學和調節細胞粘附的能力。由於這種優越的活化機制和結構多樣性，「夾住的適配體」在生物傳感、成像、根據外部條件調控基因和細胞行為以及藥物傳遞方面具有巨大的潛力。

附：英文原文

Title: Activation of Aptamers with Gain‐of‐Function by Small‐Molecule‐Clipping of Intramolecular Motifs

Author: Mengjiao Huang, Tingyu Li, Yuanfeng Xu, Xinyu Wei, Jia Song, Bingqian Lin, Zhi Zhu, Yanling Song, Chaoyong James Yang

Issue&Volume: November 18, 2020

Abstract: Click reactions, which are commonly used in the challenging task of biology‐oriented modular conjugation, have the advantages of high reactivity, excellent orthogonality, and synthetic accessibility, and they accelerate the generation of molecules possessing well‐defined functions. Inspired by click reactions, we propose the concept of 「clipped aptamers,」 whose binding affinity is regulated by the "clip"‐like specific interaction between a synthetic DNA‐mismatch‐binding small molecule (molecular glue, Z‐NCTS) and the preset CGG/CGG sequences in nucleic acid sequences. In this study, we investigated a Z‐NCTS‐mediated de novo selection of 「clipped aptamers」 against epithelial cell adhesion molecule. The generated 「clipped aptamers」 can achieve the efficient transition from a binding inactive state to an active state by clipping of Z‐NCTS with two CGG sites, which otherwise would not hybridize. The experimental and simulation results proved that the 「clipped aptamer」 had ideal binding thermodynamics and the ability to regulate cellular adhesion. Because of this superior activated mechanism and structural diversity, 「clipped aptamers」 hold great potential in biosensing, imaging, conditional gene‐ and cellular behavior‐regulation, and drug delivery.

DOI: 10.1002/anie.202013570

Source: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202013570

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