人类端粒G-四链体碱基损伤缺失位点的选择性识别及回稳研究

基本信息
批准号:21675142
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:邵勇
学科分类:
依托单位:浙江师范大学
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:周小顺,林凡,王英,胡月华,吴涛
关键词:
G四链体碱基缺失位点选择性识别电分析化学小分子
结项摘要

This project is aimed to study the selective recognition of human telomeric DNA G-quadruplex abasic site that is produced by nucleotide damage and base loss using small bioactive molecules as the probes and the mechanism of such binding-induced G-quadruplex restabilization. The effect of position of the abasic site on the G-quadruplex stabilization and conformation will be first investigated. On the basis of this knowledge, the recognition of G-quadruplexes with differently positioned abasic site will be explored using small molecules having various substituent groups. Additionally, various experimental conditions including K+, Na+, and molecular crowding will be tested for this specific recognition. In comparison with the intact G-quadruplexes not containing the abasic site and the duplexes instead containing the abasic site, the small molecules having high binding selectivity and specificity for the G-quadruplex abasic site will be screened using electrochemical and various spectrometric technologies. Analyzing the interaction forces, the decisively structural elements of the small molecules will be identified for the recognition. The contribution of the specific recognition on the G-quadruplex stability will be clarified and the recognition mechanism will be finally established. It is well known that human telomeric DNA G-quadruplexes are closely correlated to the cell proliferation. However, the G-quadruplexes contain numerous contiguous guanine bases and thus are more easily oxidized to generate the abasic site lesion in comparison with the other DNA structures, resuliting in destabilizing the G-quadruplexes. Thus, recognizing the abasic site using small molecules is of great importance for thoroughly understanding the potential of such small molecules in tuning the G-quadruplex bioactivity and G-quadeuplex-based sensor development.

本项目研究具有生物活性的小分子对人类端粒G-四链体(G4)碱基损伤缺失产生的脱碱基位点的选择性识别及结构回稳机制。研究脱碱基位点的位置对G4稳定性及构象的影响,小分子各种环取代衍生物对G4不同位置脱碱基位点的识别及稳定化影响,以及环境条件如K+,Na+,分子拥挤等对G4结构及识别的影响。开展与结构完整的G4(不含脱碱基位点)及含脱碱基位点的ds-DNA的对比研究,采用电化学与各种谱学技术结合,筛选出对G4脱碱基位点具有高结合强度和选择性的小分子。分析识别作用力,阐明小分子对G4脱碱基位点特异性识别的关键结构要素,以及这种识别作用对G4稳定性的贡献,阐明识别原理。人类端粒G4与细胞繁殖是密切相关的。但由于G4序列中含有多个相邻的G碱基,与其它结构的DNA相比,易于氧化损伤产生脱碱基位点而使其结构失稳。因此阐明小分子的识别作用对深入理解小分子对G4活性的调制及基于G4的传感器研究有重要意义。

项目摘要

与其它碱基相比,核酸中鸟嘌呤G碱基最易被氧化。因此,当氧化性的空穴(hole)注入到核酸中时,G碱基最易被氧化损伤缺失而形成脱碱基位点(AP位点)。更为重要的是,从电化学角度看,由于G-四链体中含有多个相邻的G碱基,其碱基间可发生强的电子耦合作用,其氧化电位更低,因此G-四链体等富含G碱基的序列最易形成AP位点。与ds-DNA相比,G-四链体中的AP位点不易被AP内切酶识别而难于修复。本项目围绕人类端粒G-四链体、三链体等结构中AP位点导致的结构变化及选择性识别等科学问题,首先研究了非G碱基缺失而致的人类端粒G-四链体单一性hybrid-1和hybrid-2结构的探针识别特异性及机理,认为与G-四链体之外的亚结构形成有关。同时探究了G碱基缺失引起的G-四链体构型转变及失稳原因,探讨了小分子通过互补氢键及静电排斥作用选择性识别这种结构的原理。解析并获得了我们发展的特异性探针EPI识别人类端粒G-四链体的精确结构模型。研究了极性翻转位点对G-四链体结构及稳定性的影响,发现极性翻转对由两层tetrad形成的G-四链体的稳定性影响最大,甚至不能形成稳定的G-四链体结构;而由三层tetrad形成的G-四链体则构型会发生大的变化。考察了小分子识别G-四链体时对极性翻转位点依赖性,以及小分子诱导G-四链体构象变化在传感分析中的应用。此外,尝试了G-四链体与光敏剂的复合体用于构建具有光氧化能力的DNAzyme。同时开展了双链DNA碱基损伤缺失位点的识别研究,在手性分子区分、SNP分析、超分子调控、及DNA自催化等方面有潜在应用前景。最后,发展了平行双链DNA的荧光识别方法,探讨了三链体中碱基损伤缺失位点在发展新型传感器中的应用潜力。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

监管的非对称性、盈余管理模式选择与证监会执法效率?

DOI:
发表时间:2016
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
4

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
5

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020

邵勇的其他基金

批准号:21075112
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:11603010
批准年份:2016
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81471473
批准年份:2014
资助金额:65.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

应用新型质谱技术研究人类端粒G-四链体DNA的结构特性及其与小分子的结合位点

批准号:21002005
批准年份:2010
负责人:周江
学科分类:B0702
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
2

选择性识别人端粒双倍体G-四链体的双平面链状分子的合成及调控生物活性研究

批准号:21402085
批准年份:2014
负责人:周春琼
学科分类:B0702
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

选择性识别G-四链体的新先导:结构优化、生物活性及作用机制研究

批准号:81760620
批准年份:2017
负责人:魏涌标
学科分类:H3401
资助金额:32.00
项目类别:地区科学基金项目
4

人类端粒四链核酸的手性识别及其生物功能调控

批准号:91413111
批准年份:2014
负责人:曲晓刚
学科分类:B07
资助金额:50.00
项目类别:重大研究计划