亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        研究G-四鏈體與其配體相互作用的技術(shù)方法概述

        2013-10-08 06:54:52吉妍娟陳興來劉晶華
        浙江化工 2013年6期
        關(guān)鍵詞:共振配體化合物

        吉妍娟 陳興來 劉晶華

        (浙江工業(yè)大學(xué)藥學(xué)院,浙江 杭州 310014)

        0 前言

        G-四鏈體是由富含鳥嘌呤(G)的DNA序列通過自身折疊形成的特殊DNA二級結(jié)構(gòu)[1]。該結(jié)構(gòu)通常存在于染色體端粒末端及重要原癌基因的啟動子區(qū)域,包括 c-myc、c-kit、bcl-2、kRAS,VEGF、胰島素基因等[2]。研究表明,某些基因的啟動子區(qū)域在形成G-四鏈體結(jié)構(gòu)后,相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄和表達受到了影響;G-四鏈體的形成可能涉及到體內(nèi)的一些重要生理過程,比如細胞凋亡、信號傳導(dǎo)和腫瘤發(fā)展等[3]。因此,G-四鏈體被認為是小分子抗腫瘤藥物研發(fā)中的新靶點[4],而從分子水平考察小分子配體與G-四鏈體DNA作用的技術(shù)方法顯得尤為重要。目前,文獻報道中研究G-四鏈體與小分子配體之間相互作用的方法有十余種:紫外光譜、熒光光譜、圓二色譜、凝膠阻滯實驗、表面等離子體共振、熒光共振能量轉(zhuǎn)移、分子模擬、電噴霧電離質(zhì)譜、核磁共振、X-射線衍射等。本文根據(jù)每種方法的研究目的進行分類闡述。

        1 G-四鏈體結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)

        富含堿基G的DNA序列能夠在特定的離子強度和pH條件下,四條、兩條單鏈之間或一條單鏈內(nèi)的G殘基通過Hoogsteen氫鍵形成G-四分體 (G-quartets),如圖1所示。幾個G-四分體堆積到一起形成一種特殊的二級結(jié)構(gòu),即G-四鏈體(G-quadruplex)[5]。富含堿基G的DNA序列在不同的環(huán)境條件下主要形成三種典型的構(gòu)型:平行,反平行和混合G-四鏈體DNA(圖2)。

        圖1 四個鳥嘌呤通過Hoogsten氫鍵連接而成的G-四分體

        1.1 圓二色譜

        圓二色譜(CD)是目前最方便和最直接獲得DNA二級結(jié)構(gòu)的技術(shù),它被廣泛應(yīng)用于研究G-四鏈體的結(jié)構(gòu)變化。平行型G-四鏈體在265 nm附近有正的最大吸收,240 nm有負的最大吸收;反平行型G-四鏈體在295 nm附近有正最大的吸收,260 nm有負的最大吸收;混合式的G-四鏈體構(gòu)型則包括了290 nm附近的正吸收以及特征的265 nm附近的肩峰[6]。Jyotirmayee等[7]對含有20個堿基的c-kit2 DNA序列形成的G-四鏈體DNA的特征CD譜圖分析表明,在K+溶液中DNA主要以平行式的G-四鏈體存在。

        圖2 不同G-四鏈體結(jié)構(gòu)

        1.2 凝膠阻滯實驗

        凝膠阻滯實驗(EMSA)方法近來被廣泛用于研究G-四鏈體DNA與小分子配體相互作用的檢測中。一般而言,分子量不同,分子緊密程度不同的DNA片段在同等電壓的作用下通過聚丙烯酰胺凝膠孔徑的速率是不同的[8]。因此,當DNA樣品與小分子配體作用后,誘導(dǎo)形成穩(wěn)定的G-四鏈體結(jié)構(gòu)時,樣品的電泳遷移率與陰性對照相比就會有變化。D Sun[9]等人利用聚丙烯凝膠電泳研究了寡聚核苷酸HTG21在無化合物存在下,幾乎以單體的形式存在,隨著化合物的加入,出現(xiàn)了分子間的G-四鏈體二聚體,當化合物濃度達到30 mM時,二聚體的條帶更加明顯,如圖3所示。

        圖3 凝膠電泳分析化合物誘導(dǎo)寡聚核苷酸HTG21的作用

        1.3 核磁共振波譜法(NMR法)

        對大多數(shù)的寡聚核苷酸所形成的G-四鏈體拓撲結(jié)構(gòu)都能夠運用NMR譜來進行研究,這種技術(shù)能提供關(guān)于四鏈體的構(gòu)象和動力學(xué)行為的結(jié)構(gòu)信息[10]。NMR研究利用譜圖中可交換質(zhì)子的共振信號來分析DNA結(jié)構(gòu)。從緩慢交換的鳥嘌呤亞胺氫的數(shù)量可推測DNA鏈的數(shù)量以及G-四分體的數(shù)量和四鏈體的對稱性。亞胺質(zhì)子化學(xué)位移>12.5 ppm表示W(wǎng)atson-Crick堿基對存在(NH…N氫鍵);亞胺質(zhì)子化學(xué)位移在10.5-12 ppm表示鳥嘌呤的NH…O氫鍵的存在,即形成了G-四分體[11]。

        1.4 X-ray晶體衍射分析法

        作為唯一可以對結(jié)構(gòu)進行研究的直接方法X-ray晶體衍射技術(shù),在研究G-四鏈體的結(jié)構(gòu)中扮演著一個重要角色。該方法能獲得G-四鏈體及G-四鏈體-配體復(fù)合物的精確并詳細的結(jié)構(gòu)信息[12]。X-ray單晶衍射分析所得到的晶體結(jié)構(gòu)非常明確,它能夠給出金屬離子的位置,小分子配體的結(jié)合位置,以及溝槽的水合作用情況。但是,有些晶體的結(jié)構(gòu)并不一定是溶液中存在的最優(yōu)、最主要的結(jié)構(gòu),因為晶格能和結(jié)晶條件會影響G-四鏈體結(jié)構(gòu)。

        2 研究配體與G-四鏈體結(jié)合力的實驗技術(shù)

        在藥物研發(fā)過程中,針對靶G-四鏈體,為了提高藥物的專一性,發(fā)現(xiàn)特異性較強誘導(dǎo)G-四鏈體形成和使之穩(wěn)定的配體成為研究者們追逐的目標。小分子與不同結(jié)構(gòu)的G-四鏈體作用的親和力不同,對G-四鏈體和雙鏈DNA的選擇性親和能力也不同[13]。因此,研究它們的不同親和力的技術(shù)方法是非常重要的。

        2.1 表面等離子共振技術(shù)

        表面等離子體子共振(SPR)技術(shù)可以不用任何標記物來考查小分子化合物與DNA之間特異性的相互作用性質(zhì),包括它們的結(jié)合,解離速率以及它們的親和力等。該方法將待測的DNA通過共價結(jié)合方式固定到特定載體上,待測小分子化合物跟隨流動相注射流過固化DNA的表面,小分子不斷地與固定化的DNA結(jié)合,通過記錄載體表面的折射應(yīng)答信號 (Ru),可以給出出相關(guān)動力學(xué)參數(shù)(結(jié)合常數(shù)、解離常數(shù))[14]。因此,可以利用SPR技術(shù)高通量篩選小分子化合物與目標G-四鏈體結(jié)合能力。

        2.2 熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)

        熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)技術(shù),將寡聚核苷酸的一端標記一個熒光供體 (FAM),另一端標記了一個熒光受體,即熒光淬滅體 (如TAMRA)。方法原理如圖4所示,當無序的單鏈在K+存在條件下形成G-四鏈體后,熒光供體和受體之間的距離減小,引起供體激發(fā)能量轉(zhuǎn)移至受體,導(dǎo)致熒光淬滅。反之,當四鏈體結(jié)構(gòu)熔解拆散,受體和供體距離增大,這時就重新產(chǎn)生很高的熒光信號[15]。因此,可利用這一技術(shù)能用于研究不同G-四鏈體結(jié)構(gòu)的熱力學(xué)穩(wěn)定性 (熔點),以及評估不同小分子配體對四鏈體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定能力。Jyotirmayee等[16]利用FRET實驗,分析11種化合物對端粒、c-kit四鏈體以及對雙鏈DNA的選擇性識別能力和穩(wěn)定能力。

        圖4 熒光共振能量轉(zhuǎn)移技術(shù)原理圖

        3 研究配體與G-四鏈體作用模式及計量關(guān)系的實驗技術(shù)

        G-四鏈體DNA具有區(qū)別于雙鏈DNA的特殊幾何構(gòu)造,導(dǎo)致小分子配體與G-四鏈體結(jié)合模式及結(jié)合位點的多樣化。研究表明,G-四鏈體DNA與小分子配體結(jié)合的位點包括G-四分體、溝槽(groove)、loop和離子通道;結(jié)合的模式主要包括:尾部堆積模式、內(nèi)部嵌插模式和溝槽結(jié)合模式[17](如圖5所示)。為了詳盡探究小分子與G-四鏈體的作用機制,有必要研發(fā)高效、實用及準確的考察配體與G-四鏈體作用模式的實驗技術(shù)。

        圖5 小分子配體與G-四鏈體的結(jié)合模式

        3.1 電噴霧質(zhì)譜技術(shù)

        電噴霧質(zhì)譜(ESI-MS)憑借其快速、靈敏等特點被廣泛用于研究小分子配體與G-四鏈體的共價或非共價相互作用。ESI-MS已成功運用于DNA與配體作用的化學(xué)計量學(xué)研究中。Alessandro等[18]采用電噴霧質(zhì)譜法分析得出化合物TAS2C與端粒四鏈體以及雙鏈DK66的結(jié)合比例分別為1:1和1:2,與c-kit序列結(jié)合的計量比為1:1。

        3.2 紫外、熒光光譜技術(shù)

        紫外可見吸收光譜(UV-Vis)是研究小分子與DNA相互作用的一種最簡便、最常用的技術(shù)。許多小分子化合物在紫外可見光區(qū)有吸收峰,當小分子與DNA發(fā)生相互作用時,會導(dǎo)致其吸收譜帶變寬、吸收峰紅移及減色效應(yīng)。當小分子以嵌插方式結(jié)合在DNA堿基對之間時,紅移和減色效應(yīng)要明顯大于溝槽結(jié)合和靜電結(jié)合作用[19]。熒光光譜法(FS)也是研究小分子化合物與G-四鏈體DNA相互作用的一種簡單技術(shù)手段。熒光物質(zhì)的熒光強度會因為與DNA作用而發(fā)生變化,研究此變化過程可以獲取結(jié)合模式、結(jié)合常數(shù)、結(jié)合位點和分子間距等信息。小分子化合物嵌插到DNA的G-四分體之間中時,由于受到DNA堿基疏水環(huán)境的保護,自身的振動將受到抑制,熒光強度將出現(xiàn)一定程度的增強;靜電結(jié)合或溝槽結(jié)合則不會限制分子的自由旋轉(zhuǎn),熒光強度沒有明顯變化[20]。

        3.3 分子模擬技術(shù)

        近年來,隨著計算機化學(xué)技術(shù)的發(fā)展、靶標DNA晶體結(jié)構(gòu)的快速增長,分子模擬(Molecular modeling)已經(jīng)成為虛擬篩選藥物分子,評價配體與受體結(jié)合能力和結(jié)合模式的一種重要方法。在研究小分子配體與G-四鏈體之間相互作用時,通??梢允褂脙深愑嬎銠C分子模擬方法,即分子對接和分子動力學(xué)模擬[21]。分子對接是按照幾何互補、能量互補以及化學(xué)環(huán)境互補的原則來找到受體與配體之間的最佳結(jié)合模式。分子動力學(xué)是按照分子瞬時的運動狀態(tài),把相互作用的兩個體系作為一個復(fù)合體系,模擬體系之間的非鍵相互作用和體系內(nèi)部各個構(gòu)象變化。Wei-Bin Wu等[22]利用分子模擬研究表明,化合物以表面堆垛的模式與G-四鏈體作用,側(cè)鏈伸入溝槽穩(wěn)定四鏈體結(jié)構(gòu),且含有兩條側(cè)鏈的化合物與G-四鏈體的結(jié)合能力更強。

        圖6 化合物與G-四鏈體相互作用的分子模擬

        4 結(jié)語

        本文綜述了研究G-四鏈體結(jié)構(gòu)、小分子誘導(dǎo)并穩(wěn)定G-四鏈體的能力、小分子與G-四鏈體作用模式的技術(shù)手段,為設(shè)計實驗方案研究小分子和G-四鏈體的作用,以及篩選靶向G-四鏈體的小分子提供了必要的技術(shù)支撐及有價值的參考。

        [1]Ou T,Lu Y,Tan J,et al.G-Quadruplexes:Targets in Anticancer Drug Design[J].ChemMedChem,2008,3:690-713.

        [2]Qin Y,Hurley L H.Structures,folding patterns,and functions of intramolecular DNA G-quadruplexes found in eukaryotic promoter regions[J].Biochimie,2008,90:1149-1171.

        [3]Maizels N.Dynamic roles for G4 DNA in the biology of eukaryotic cells[J].Nature Structural Molecular Biology,2006,13:1055-1059.

        [4]Shankar B,Laurence H H,Stephen N.Targeting G-quadruplexes in gene promoters:a novel anticancer strategy[J].Nature Reviews Drug Discovery,2011,10:261-275.

        [5]Burge S,Parkinson G N,Hazel P,et al.Quadruplex DNA:Psequence,topology and structure[J].Nucleic Acids Res.,2006.34:5402-5415.

        [6]Michaela V,Iva K,Janos S,et al.Circular dichroism and guanine quadruplexes[J].Methods,2012,57(1):64-75.

        [7]Jyotirmayee D,G Dan Pantos,et al.Synthesis and Binding Studies of Novel Diethynyl-Pyridine Amides with Genomic Promoter DNA G-Quadruplexes[J].Chem.Eur.J.,2011,17:4571-4581.

        [8]Nambiar M,Goldsmith G,Moorthy Balaji T,et al.Formation of a G-quadruplex at the Bcl-2 major breakpoint region of the t(14;18)translocation in follicular lymphoma[J].Nucleic Acids Research,2011,39(3):936-948.

        [9]Sun D,Zhang R,Yuan F,et al.Studies on characterization,telomerase inhibitory properties and G-quadruplex binding of η6-arene ruthenium complexes with 1,10-phenanthroline-derived ligands[J].Dalton Trans.,2012,41:1734-1741.

        [10]M Webba da Sliva,et al.NMR methods for studying quadruplex nucleic acids[J].Methods,2007,43:264-277.

        [11]Feigon J,Koshlap K M,Smith F W,et al.1H NMR spectroscopy of DNA triplexes and quardruplexes[J].Methods Enzymol,1995,261:225-255.

        [12]Campbell N H,Parkinson G N,et al.Crystallographic studies of quadruplex nucleic acids[J].Methods,2007,43:252-263.

        [13]Kieltyka R,Fakhoury J,Moitessier N,et al.Platinum phenanthroimidazole complexes as G-quardruplex DNA slective binders[J].Chemistry a European Journal,2008,14(4):1145-1154.

        [14]Xu L,Wu W,Ding J.A pyridyl carboxamide molecule selectively stabilizes DNA G-quadruplex and regulates duplex-quadruplex competition[J].RSC Advances,2012,2:894-899.

        [15]Allain C,Monchaud D,et al.FRET templated by G-quadruplex DNA:a specific ternary interaction using an original pair of donor acceptor partners[J].J.Am.Chem.Soc.,2006,128(36):11890-11893.

        [16]Jyotirmayee D,Rabindra Nath D,Nagaratna H,et al.Synthesis of Bis-indole Carboxamides as G-Quadruplex Stabilizing and Inducing Ligands[J].Chem.Eur.J.2012,18:554-564.

        [17]Haq I,Ladbury J.Drug-DNA recognition:energetics and implications for design[J].J.Mol.Recognit.,2000,13:188-197.

        [18]Alessandro A,Marco F,Daniele N,et al.Total Synthesis of Taspine and a Symmetrical Analogue:Study of Binding to G-Quadruplex DNA by ESI-MS [J].European J.Org.Chem.,2013,1:191-196.

        [19]Mergny J L,Phan A T,Lacroix L.Following G-quartet formation by UV-spectroscopy[J].FEBS Lett.,1988,435:74-78.

        [20]Kumar C V,Asuncion E H.DNA binding studies and site selective fluorescence sensitization of anthryl probe[J].J.Am.Chem.Soc.,1993,115(19):8547-8553.

        [21]Sponer J,Spackova N A.Molecular dynamics simulations and their application to four-stranded DNA[J].Methods,2007,43(4):278-290.

        [22]Wu W B,Chen S H,Hou J Q,et al.Disubstituted 2-phenyl-benzopyranopyrimidine derivatives as a new type of highly selective ligands for telomeric G-quadruplex DNA[J].Org.Biomol.Chem.,2011,9:2975-2986.

        猜你喜歡
        共振配體化合物
        碳及其化合物題型點擊
        碳及其化合物題型點擊
        安然 與時代同頻共振
        選硬人打硬仗——紫陽縣黨建與脫貧同頻共振
        當代陜西(2018年12期)2018-08-04 05:49:22
        例析高考中的鐵及其化合物
        CTA 中紡院+ 化纖聯(lián)盟 強強聯(lián)合 科技共振
        基于配體鄰菲啰啉和肉桂酸構(gòu)筑的銅配合物的合成、電化學(xué)性質(zhì)及與DNA的相互作用
        新型三卟啉醚類配體的合成及其光學(xué)性能
        改革是決心和動力的共振
        新型三氮烯類化合物的合成與表征
        欧洲人妻丰满av无码久久不卡| 国产一区二区三区亚洲| 国产免费三级av在线| 中文字幕人妻无码一夲道| 欧美中文字幕在线| 久久精品中文字幕亚洲| 手机在线看片国产人妻| 亚洲国产天堂久久综合网| 欧韩视频一区二区无码| 少妇爽到爆视频网站免费| 国产一区亚洲二区三区极品| 精品少妇一区二区三区免费观 | 一本大道加勒比东京热| 色呦呦九九七七国产精品| 亚洲精品一区久久久久久| 巨爆乳中文字幕爆乳区| 日本小视频一区二区三区| 中文有码亚洲制服av片| 青青草视频免费观看| 亚洲欧美日韩国产精品网| av资源在线免费观看| 私人vps一夜爽毛片免费| 亚洲成人小说| 黑人一区二区三区在线| 狠狠爱婷婷网五月天久久| 一本色道久久88综合日韩精品| 亚洲美女影院| 久久夜色精品亚洲天堂| 久久久99精品成人片| 国产一区二区三区影院| 大陆啪啪福利视频| 天堂蜜桃视频在线观看| 麻豆精品国产精华精华液好用吗 | 久久久一本精品99久久| 亚洲国产国语对白在线观看| 亚洲av无码av在线播放| 亚洲区在线| 精品av一区二区在线| 一区二区三区内射美女毛片| 亚洲精品久久久久久| 青青手机在线视频观看|