靶向mRNA 5'-UTR G-四链体双模识别探针设计及其在恶性肿瘤早期检测中的应用

Recent research progress discovered that guanine(G)-rich nucleic acids sequences in 5'untranslated regions (UTRs) of mRNAs can form four-stranded G-quadruplexes structures and they are closely correlated with malignant tumor progression and provide novel approach on tumor marker discovery. This project plans to establish a novel dual-mode probe which is composed of a sequence recognize unit and a structure recognize unit. And apply the probe to detect the G-quadruplex structure in the mRNA 5'-UTR of malignant tumors. Monitor the change of mRNA regulation status to implement malignant tumor early warning and diagnosis.

研究发现，信使RNA 5'端非转录区（mRNA 5'-UTR）内富含鸟嘌呤的序列，能够形成RNA G-四链体结构，由于其结构与功能和肿瘤的发生、发展密切相关，为新型肿瘤特异性标志物的发现提供了一个新的思路。本项目拟建立一种"序列识别+结构识别"的双模式识别探针，将对RNA G-四链体结构具有识别能力且具有光学识别活性的小分子配体分子与具有序列导向能力的肽核酸序列进行结合，构建一种双模式识别探针，在有效定位复杂体系中目标mRNA序列的同时，对mRNA序列中的G-四链体结构状态进行有效检测，开展对恶性肿瘤相关mRNA 5'-UTR G-四链体结构状态的准确监测，通过有效识别肿瘤恶性转化早期目标mRNA调控状态的转变，从而为实现对恶性肿瘤的早期预警与检测奠定基础。

信使RNA 5’端非转录区（mRNA 5’-UTR）内富含鸟嘌呤的序列，能够形成RNA G-四链体结构，由于其结构与功能和肿瘤的发生、发展密切相关，其为新型肿瘤特异性标志物的发现提供了一个新的思路。本项目研究确证了一系列恶性肿瘤相关蛋白上游目标mRNA 5’-UTR G-四链体的结构类型，结果显示其倾向于形成平行结构RNA G-四链体。本项目通过试验优选得到针对不同RNA G-四链体结构类型的高灵敏、特异性响应的结构识别单元分子结构，开展了若干双模识别探针结构识别单元母核对不同结构类型RNA G-四链体结构响应状态研究。本项目初步确定了双模探针结构识别单元荧光响应分子衍生化位点及取代官能团，并将优选获得的结构识别单元引入衍生化修饰位点，考察了衍生化修饰后，结构识别单元响应性能的变化。本项目研究设计了若干目标RNA G-四链体上游及下游序列的互补序列，作为双模探针的序列识别单元，基于序列识别单元与RNA G-四链体荧光识别母核，合成了一系列针对不同目标RNA G-四链体的双模识别探针，并分别在生理缓冲体系、凝胶体系、固定细胞体系及活细胞体系，考察了双模识别探针对于其目标RNA G-四链体的识别响应。本项目研究考察了双模识别探针分子在活细胞内的生物相容性、细胞摄取、细胞内稳定性以及对活细胞内目标RNA G-四链体的响应及特异性，初步建立了肿瘤活细胞相关目标G-四链体状态检测指标及特异性检测方法，为基于RNA G-四链体的肿瘤检测新方法提供了理论基础及新的技术手段。