设计合成环状光活性寡聚核苷酸及光调控其对目标RNA的酶促降解的基础性研究

调控特定功能基因的表达对基因功能的研究和新疗法的探索有着重要的意义。本项目拟设计合成环状光活性寡聚核苷酸来调控其生物活性，实现在时空上光调控目标基因的表达。首先拟合成两种光活性的邻硝基苯基乙二醇的衍生物的亚磷酰胺单体，并将它们通过固相合成引入到核苷酸序列中，再通过化学修饰在寡聚核苷酸链的两端引入羧基和氨基，羧基和氨基进一步发生缩合反应形成酰胺键可得到环状的光活性寡聚核苷酸。由于一定大小的环状寡聚核苷酸的两端不能有效的伸展来与长的目标RNA形成双链螺旋结构，可有效地抑制其与目标RNA的杂交和目标RNA的酶降解。光照光活性基团将诱导化学键的断裂，环状寡聚核苷酸可快速恢复成线性寡核苷酸并与目标RNA形成稳定的双螺旋结构，进而导致目标RNA被RNase H酶降解。本项目的研究有望在时间和空间上实现光调控生物体系中特定基因的功能，为研究基因的功能和疾病的治疗奠定基础。

调控特定功能基因的表达对基因功能的研究和新疗法的探索有着重要的意义。本项目设计合成环状光活性寡聚核苷酸来调控其生物活性，实现在光调控目标基因的表达。首先拟合成两种光活性的邻硝基苯基乙二醇的衍生物的亚磷酰胺单体，并将它们通过固相合成引入到核苷酸序列中，再通过化学修饰在寡聚核苷酸链的两端引入羧基和氨基，羧基和氨基进一步发生缩合反应形成酰胺键可得到环状的光活性寡聚核苷酸。通过改变环的大小（20，30 和40个碱基的序列）实现其与目标序列RNA（40个碱基）结合形成双链螺旋结构能力。研究表明对于40个碱基的目标RNA序列，20个碱基的环状光敏感反义核酸具有最佳的光调控效果。进一步我们设计合成了针对细胞和斑马鱼中特定基因的光敏感反义核酸，成功实现了对细胞中的绿色荧光蛋白表达以及斑马鱼中的chordin和ntl基因的选择性光调控杂交及酶降解的调控，并且我们设计的环状光敏感核酸在溶液中结合和酶水平的光调控效果和细胞中的光调控效果一致，从而解决了前期文献中报道的光敏感反义核酸在溶液中和细胞中的光调控效果不一致的问题，减少了前期光敏感核酸的内在的缺陷问题。本项目的研究结果有助于在时间和空间上实现光调控生物体系中特定基因的功能，为研究基因的功能和疾病的治疗奠定基础。