G-四聚体与电活性小分子相互作用的研究与应用

基本信息
批准号:21675004
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:周颖琳
学科分类:
依托单位:北京大学
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:聂绩,张芳庭,蔡良圆,曹亭,周倩羽
关键词:
相互作用电活性小分子G四聚体超微电极均相电化学传感器
结项摘要

The research on G-quadruplex has recently attracted much attention due to its special structure. G-quadruplex DNA becomes a potential target of anticancer drugs because it highly presents in telomeres and the promoter regions of proto-oncogenes. At the same time, G-quadruplex acting as signal read-out element can be flexibly designed into various detection strategies. Up to now, the screening of G-quadruplex binding ligands is mainly based on spectroscopic methods. And most of assays based on G-quadruplex/ligand complexes which often possess optical characteristics focus on spectrometry such as colorimetry or fluorimetry with the essential use of bulky and expensive optical instruments. The electroactive ligand of G-quadruplex which is suitable for portable and cost-effective electrochemical assays as electrochemical indicator has not been widely reported yet. In this proposal, we will systematically investigate the interaction between G-quadruplexes and electroactive molecules, and construct screening method for the electrochemical ligands of G-quadruplexes with high affinity and specificity. A novel signal read-out mode based on the strong affinity between G-quadruplex and electroactive ligand will be used to develop homogeneous label-free electrochemical biosensing systems. The screening of inhibitors towards telomerase and specific ligands of the promoter regions of proto-oncogenes based on electrochemical methods will provide new direction for the development of anti-cancer drugs.

G-四聚体是目前广受关注的具有特殊结构的单链寡聚核苷酸,其在染色体的端粒区域以及原癌基因的启动子区域高度表达,是抗癌药物的潜在靶标。同时它也被灵活地运用到各种传感模型中作为信号识别探针。对于G-四聚体的小分子配体的筛选主要借助光学手段,而具有简单、快速、低成本以及仪器微型化等强劲优势的电化学方法筛选配体的策略还没有得到足够的重视。同时目前筛选到的G-四聚体小分子配体通常具有光学特性,而具有电化学活性的小分子配体还鲜有报道,成为G-四聚体研究的空白领域。本课题拟建立系统的研究G-四聚体与电活性小分子相互作用的方法,筛选获得高特异性的G-四聚体电活性小分子配体,在此基础上以G-四聚体/电活性配体复合物作为一种新的信号报告元件发展无标记均相电化学传感新模型;同时通过电化学的手段筛选能够有效抑制端粒酶活性的配体和特异性结合原癌基因启动子区域序列的配体,为抗癌药物的开发和筛选提供新的思路。

项目摘要

G-四聚体是目前广受关注的具有特殊结构的单链DNA,由富鸟嘌呤(G)的核酸单链通过Hoogsteen氢键稳定的G-四分体平面堆叠形成。因其短小灵活的结构特点,G-四聚体作为一个多功能的信号元件被广泛地应用于核酸生物传感器的构建中。本课题建立了电活性小分子配体亚甲基蓝(MB)与G-四聚体相互作用的研究方法,并系统研究了其与不同构型G-四聚体的相互作用,同时开展了G-四聚体与MB亲和作用的异相电化学研究,并通过化学合成获得了新的G-四聚体电活性小分子配体MB-D。通过序列筛选,发现了新型稳定的G-三聚体DNA,并对其与MB相互作用的机制展开了系统研究。构建了以G-三聚体DNA/MB为信号报告分子的均相无标记电化学传感平台,实现了对小分子可卡因和肿瘤标志物microRNA的灵敏检测。筛选到了能够显著增强硫黄素T荧光信号的新型G-三聚体DNA,并用于构建高选择性的荧光传感器,实现了对铽离子的简单灵敏检测。借助点击化学和DNA短链杂交实现了低丰度多目标基因突变的同时检测。本课题为疾病诊断、药物开发等热点研究领域提供了新的研究思路和检测手段。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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