?????? DNA模板控制是一種利用DNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)原理,以及DNA作為生物大分子的特性來對(duì)有機(jī)化學(xué)反應(yīng),分子間相互作用進(jìn)行控制,促進(jìn),和標(biāo)記的技術(shù)。近年來在有機(jī)合成,藥物化學(xué)和化學(xué)生物學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用。并且也被當(dāng)今主要制藥公司采用,作為藥物篩選方法,進(jìn)行針對(duì)于一系列重要靶點(diǎn)的藥物研發(fā)?;瘜W(xué)學(xué)院有機(jī)所李笑宇課題組一直從事與DNA模板控制相關(guān)的研究工作,近期取得了兩個(gè)方面的進(jìn)展。
圖1:a) 用單一模板進(jìn)行DNA-encoded library (DEL)的合成。b) 含有Inosine的單一模板結(jié)構(gòu)
?????? ?DNA模板控制下進(jìn)行分子庫的合成原本在模板和分子庫化合物之間是
1對(duì)
1的關(guān)系。即如果要合成一個(gè)
1,000,000個(gè)化合物的分子庫,就首先需
1,000,000個(gè)
DNA模板。對(duì)于
DNA模板的合成,以及更為重要的序列設(shè)計(jì),成為當(dāng)今模板控制下分子庫合成的一個(gè)難點(diǎn)。李笑宇課題組的研究工作利用了一種特殊的
DNA堿基:
Inosine (次黃嘌呤核苷,簡(jiǎn)寫為“
I”)。
Inosine是一種天然核苷,但是和常規(guī)的
ATCG不同,
Inosine能夠非選擇性地和
ATCG中任意一個(gè)堿基進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì)。利用這一特點(diǎn),以及光裂解基團(tuán),酶聯(lián)編碼等設(shè)計(jì),該課題組發(fā)展了一種單一模板技術(shù)
(universal template)。該技術(shù)能夠使得所要合成的分子庫不論有多么復(fù)雜,即便是有
1,000,000個(gè)化合物,也能夠僅僅用一個(gè)模板完成合成,大大地簡(jiǎn)化了
DNA模板控制下的分子庫合成。這一方法在高化學(xué)多樣性的分子庫的構(gòu)建和相應(yīng)的藥物篩選中得到應(yīng)用。
(Yizhou Li, Peng Zhao, Mingda Zhang, Xianyuan Zhao, and Xiaoyu LiJ. Am. Chem. Soc.2013, ASAP)
圖2:DNA模板控制下 (DPAL) 雙探針體系對(duì)小分子蛋白質(zhì)靶點(diǎn)的識(shí)別和捕獲
???
???? 在發(fā)現(xiàn)一種具有生物活性的小分子后,能夠準(zhǔn)確地對(duì)該小分子所結(jié)合的蛋白質(zhì)靶點(diǎn)的標(biāo)記和識(shí)別,是闡明其生物活性的分子機(jī)理,了解所調(diào)控的信號(hào)傳導(dǎo)通路,以及進(jìn)行依據(jù)靶點(diǎn)的分子探針設(shè)計(jì),進(jìn)行藥物研發(fā)的核心環(huán)節(jié)之一。該課題組將DNA模板控制引入到了對(duì)蛋白質(zhì)的標(biāo)記和靶點(diǎn)識(shí)別的工作中,發(fā)展了一種基于DNA的雙探針體系DPAL (DNA-Programmed Affinity Labeling)。該技術(shù)將小分子和蛋白質(zhì)靶點(diǎn)的結(jié)合與標(biāo)記分開,通過兩個(gè)DNA探針的堿基互補(bǔ)配對(duì),并且引入光交聯(lián)的方法,從而對(duì)小分子所結(jié)合的蛋白質(zhì)靶點(diǎn)進(jìn)行選擇性地捕獲。該技術(shù)解決了光交聯(lián)基團(tuán)對(duì)小分子本身和蛋白質(zhì)結(jié)合性質(zhì)的影響,實(shí)現(xiàn)了對(duì)低豐度(0.02%)和低結(jié)合力(解離常數(shù)Kd 3.2 μM) 蛋白質(zhì)的選擇性捕獲和標(biāo)記。該課題組正在將DPAL應(yīng)用到一系列的小分子探針機(jī)理研究和靶點(diǎn)識(shí)別的工作中。(Gang Li, Ying Liu, Yu Liu, Li Chen, Siyu Wu, Yang Liu, and Xiaoyu LiAngew. Chem. Intl. Ed. 2013, 52, 9544-9549.)
???? 這些工作得到了國家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科技部,教育部和北京大學(xué)的資助。
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