硫黄素T与侧翼连接双链DNA的G-四链体高特异性作用

周蔚 李运超 范楼珍 李晓宏

引用本文: 周蔚, 李运超, 范楼珍, 李晓宏. 硫黄素T与侧翼连接双链DNA的G-四链体高特异性作用[J]. 物理化学学报, 2022, 38(4): 200401. doi: 10.3866/PKU.WHXB202004017 shu
Citation:  Wei Zhou, Yunchao Li, Louzhen Fan, Xiaohong Li. Thioflavin T Specifically Binding with G-Quadruplex Flanked by DoubleStranded DNA[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2022, 38(4): 200401. doi: 10.3866/PKU.WHXB202004017 shu

硫黄素T与侧翼连接双链DNA的G-四链体高特异性作用

    通讯作者: 李晓宏, lxhxiao@bnu.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 21673022

摘要: 富G碱基的DNA序列在离子诱导下可形成G-四链体(G4),基于这一构型转化设计了大量的传感检测平台。其中的荧光检测平台是基于G4与荧光小分子的相互作用。但是,G4与荧光小分子的有效结合依赖于G4构型和体系中存在的离子种类和离子浓度,尤其是高Na+浓度(140 mmol·L-1)。那么如何实现G4与荧光小分子普适性地有效结合,并不依赖于体系中的Na+和Na+浓度,是一个难题。在本研究中,以最简单的富G DNA序列凝血酶适体链TBA (thrombin binding aptamer)为例,在3’端和5’端分别增加10个碱基(TBA-10 bp),K+诱导TBA-10 bp形成K+稳定TBA (K+-TBA,G4)并衔接含有10个互补碱基对的双链DNA (K+-TBA-10 bp)。相较于K+-TBA,硫磺素T与K+-TBA-10 bp结合后的荧光强度增加了100倍,相互作用强度增加了1000倍,而且与体系中的Na+ (5-140 mmol·L-1)无关。结合荧光光谱,紫外吸收光谱和圆二色光谱发现硫磺素T特异性的嵌合于K+-TBA和双链DNA衔接处的空腔内。有趣的是,这一结合模式不受G4构型的影响。该研究结果为研究G4与荧光小分子的有效结合提供了新视角,也为拓展G4在生物功能和生化检测领域的应用提供了实验依据。

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    1. [1]

      Davis, J. T. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 668. doi: 10.1002/anie.200300589

    2. [2]

      Maizels, N. Nat. Struct. Mol. Biol. 2006, 13, 1055. doi: 10.1038/nsmb1171

    3. [3]

      Sun, H.; Li, X.; Li, Y.; Fan, L.; Kraatz, H. B. Analyst 2013, 138, 856. doi: 10.1039/c2an36564b

    4. [4]

      Xu, L.; Shen, X.; Hong, S.; Wang, J.; Zhang, Y.; Wang, H.; Zhang, J.; Pei, R. Chem. Commun. 2015, 51, 8165. doi: 10.1039/c5cc01590a

    5. [5]

      Liu, J.; Lu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6642. doi: 10.1021/ja034775u

    6. [6]

      Li, C. L.; Liu, K. T.; Lin, Y. W.; Chang, H. T. Anal. Chem. 2011, 83, 225. doi: 10.1021/ac1028787

    7. [7]

      Kim, H. N.; Ren, W. X.; Kim, J. S.; Yoon, J. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3210. doi: 10.1039/c1cs15245a

    8. [8]

      Hwang, K.; Wu, P.; Kim, T.; Lei, L.; Tian, S.; Wang, Y.; Lu, Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 13798. doi: 10.1002/anie.201408333

    9. [9]

      Yang, L.; Qing, Z.; Liu, C.; Tang, Q.; Li, J.; Yang, S.; Zheng, J.; Yang, R.; Tan, W. Anal. Chem. 2016, 88, 9285. doi: 10.1021/acs.analchem.6b02667

    10. [10]

      Yang, J.; Dou, B.; Yuan, R.; Xiang, Y. Anal. Chem. 2016, 88, 8218. doi: 10.1021/acs.analchem.6b02035

    11. [11]

      Liu, Z.; Luo, X.; Li, Z.; Huang, Y.; Nie, Z.; Wang, H. H.; Yao, S. Anal. Chem. 2017, 89, 1892. doi: 10.1021/acs.analchem.6b04360

    12. [12]

      Li, X. M.; Zheng, K. W.; Hao, Y. H.; Tan, Z. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 13759. doi: 10.1002/anie.201607195

    13. [13]

      Hansel-Hertsch, R.; Antonio, M. D.; Balasubramanian, S. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2017, 18, 279. doi: 10.1038/nrm.2017.3

    14. [14]

      Ge, L.; Wang, W.; Sun, X.; Hou, T.; Li, F. Anal. Chem. 2016, 88, 9691. doi: 10.1021/acs.analchem.6b02584

    15. [15]

      李晓宏, 于泽, 李运超, 叶明富. 物理化学学报2018, 34, 1293. doi: 10.3866/PKU.WHXB201804111Li, X. H.; Yu, Z.; Li, Y. C.; Ye, M. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34, 1293. doi: 10.3866/PKU.WHXB201804111

    16. [16]

      欧植泽, 高云燕, 蔡温姣, 马拖拖, 倚娜, 李志远. 物理化学学报2019, 35, 230. doi: 10.3866/PKU.WHXB201711281Ou, Z. Z.; Gao, Y. Y.; Cai, W. J.; Ma, T. T.; Yi, N.; Li, Z. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35, 230. doi: 10.3866/PKU.WHXB201711281

    17. [17]

      Wang, M.; Wang, W.; Kang, T. S.; Leung, C. H.; Ma, D. L. Anal. Chem. 2016, 88, 981. doi: 10.1021/acs.analchem.5b04064

    18. [18]

      Liu, Z.; Luo, X.; Li, Z.; Huang, Y.; Nie, Z.; Wang, H. H.; Yao, S. Anal. Chem. 2017, 89, 1892. doi: 10.1021/acs.analchem.6b04360

    19. [19]

      Ge, B.; Huang, Y. C.; Sen, D.; Yu, H. Z., Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 9965. doi: 10.1002/anie.201004946

    20. [20]

      Leung, K. H.; He, B.; Yang, C.; Leung, C. H.; Wang, H. M.; Ma, D. L. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 24046. doi: 10.1021/acsami.5b08314

    21. [21]

      Zhang, L.; Zhu, J.; Li, T.; Wang, E. Anal. Chem. 2011, 83, 8871. doi: 10.1021/ac2006763

    22. [22]

      Hud, N. V. Nucleic Acid-Metal Ion Interactions; Royal Society of Chemistry: Cambridge, UK, 2009.

    23. [23]

      Neidle, S.; Balasubramanian, S. Quadruplex Nucleic Acids; Royal Society of Chemistry: Cambridge, UK, 2006; Vol. 7.

    24. [24]

      Kong, D. M.; Ma, Y. E.; Guo, J. H.; Yang, W.; Shen, H. X. Anal. Chem. 2009, 81, 2678. doi: 10.1021/ac802558f

    25. [25]

      Li, T.; Wang, E.; Dong, S. Anal. Chem. 2010, 82, 7576. doi: 10.1021/ac1019446

    26. [26]

      Liu, L.; Shao, Y.; Peng, J.; Huang, C.; Liu, H.; Zhang, L. Anal. Chem. 2014, 86, 1622. doi: 10.1021/ac403326m

    27. [27]

      Hu, M. H.; Zhou, J.; Luo, W. H.; Chen, S. B.; Huang, Z. S.; Wu, R.; Tan, J. H. Anal. Chem. 2019, 91, 2480. doi: 10.1021/acs.analchem.8b05298

    28. [28]

      Wang, M.; Wang, W.; Kang, T. S.; Leung, C. H.; Ma, D. L. Anal. Chem. 2016, 88, 981. doi: 10.1021/acs.analchem.5b04064

    29. [29]

      Wu, S.; Wang, L.; Zhang, N.; Liu, Y.; Zheng, W.; Chang, A.; Wang, F.; Li, S.; Shangguan, D. Chem. -Eur. J. 2016, 22, 6037. doi: 10.1002/chem.201505170

    30. [30]

      Zhao, D.; Dong, X.; Jiang, N.; Zhang, D.; Liu, C. Nucleic Acids Res. 2014, 42, 11612. doi: 10.1093/nar/gku833

    31. [31]

      Renaud de la Faverie, A.; Guedin, A.; Bedrat, A.; Yatsunyk, L. A.; Mergny, J. L. Nucleic Acids Res. 2014, 42, e65. doi: 10.1093/nar/gku111

    32. [32]

      Mohanty, J.; Barooah, N.; Dhamodharan, V.; Harikrishna, S.; Pradeepkumar, P. I.; Bhasikuttan, A. C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 367. doi: 10.1021/ja309588h

    33. [33]

      Zhou, W.; Yu, Z.; Ma, G.; Jin, T.; Li, Y.; Fan, L.; Li, X. Analyst 2019, 144, 2284. doi: 10.1039/C8AN02430H

    34. [34]

      De Rache, A.; Kejnovska, I.; Vorlickova, M.; Buess-Herman, C. Chem. -Eur. J. 2012, 18, 4392. doi: 10.1002/chem.201103381

    35. [35]

      Vorlíčková, M.; Kejnovská, I.; Bednářová, K.; Renčiuk, D.; Kypr, J. Chirality 2012, 24, 691. doi: 10.1002/chir.22064

    36. [36]

      Dutta, K.; Fujimoto, T.; Inoue, M.; Miyoshi, D.; Sugimoto, N. Chem. Commun. 2010, 46, 7772. doi: 10.1039/c0cc00710b

    37. [37]

      Zhang, D.; Han, J.; Li, Y.; Fan, L.; Li, X. J. Phys. Chem. B 2016, 120, 6606. doi: 10.1021/acs.jpcb.6b05002

    38. [38]

      Kong, D. M.; Ma, Y. E.; Guo, J. H.; Yang, W.; Shen, H. X. Anal. Chem. 2009, 81, 2678. doi: 10.1021/ac802558f

    39. [39]

      Waller, Z. A. E.; Sewitz, S. A.; Hsu, S. T. D.; Balasubramanian, S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12628. doi: 10.1021/ja901892u

    40. [40]

      Zhang, R.; Cheng, M.; Zhang, L. M.; Zhu, L. N.; Kong, D. M. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 13350. doi: 10.1021/acsami.8b01901

    41. [41]

      Liu, L.; Shao, Y.; Peng, J.; Huang, C.; Liu, H.; Zhang, L. Anal. Chem. 2014, 86, 1622. doi: 10.1021/ac403326m

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  • 发布日期:  2022-04-15
  • 收稿日期:  2020-04-04
  • 接受日期:  2020-05-21
  • 修回日期:  2020-05-20
  • 网络出版日期:  2020-05-27
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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