【生化】华中农业大学位灯国教授团队设计发现高选择性的荧光蛋白核酸类似物
近日，华中农业大学位灯国教授团队设计发现了高选择性的荧光蛋白核酸类似物。研究成果以“Selective recognition of c-MYC Pu22 G-quadruplex by a fluorescent probe”为题发表于Nucleic Acids Research（DOI: 10.1093/nar/gkz059）。研究团队经过筛选和优化，发现了一种可在体外和细胞内选择性识别c-MYC Pu22 G-四链体的荧光探针；同时以该探针和c-MYC Pu22 G-四链体复合物为荧光反应核心，构建了荧光核酸，并成功地追踪了作用于细胞的功能核酸适配子。
荧光蛋白的发现极大地促进了人们对蛋白功能的认知。和蛋白一样，核酸在细胞中有着多种功能，但目前没有与荧光蛋白类似的荧光核酸报道。外源性荧光小分子对核酸的识别可用于功能核酸的研究，但因为缺乏选择性，未能专一性地识别特定功能核酸。团队成员发现大部分外源荧光探针与核酸的识别是基于小分子与核酸内部形成的G-四链体相互作用，这种作用也导致荧光探针对基因组中广泛存在的G-四链体缺乏选择性。c-MYC Pu22 G-四链体3'端loop与G-quartet平面形成了一个特殊的配体结合口袋，基于该口袋，经过计算机虚拟筛选、实验检测以及合成与改造，团队发现了一种可在体外以及细胞内选择性识别c-MYC Pu22 G-四链体的荧光探针；基于探针和c-MYC Pu22 G-四链体复合物构建的荧光核酸，成功地追踪到选择性作用于人肺癌细胞A549细胞膜上的功能性适配子SL1。
分子动力学以及作用机制研究标明，这种高选择性和强荧光反应源于探针分子与c-MYC Pu22 G-四链体的动态识别，该识别过程由动力学匹配、诱导契合、热动力学堆积三部分组成。这一研究为发现选择性识别G-四链体的配体奠定了理论基础，发现的高选择性荧光蛋白核酸类似物也有望广泛用于生物分子追踪定位、成像以及临床诊断。
华中农业大学理学院青年老师翟倩倩博士、博士研究生高超和硕士研究生丁婕琴作为论文共同第一作者，位灯国教授为论文通讯作者。该研究受到了国家自然科学基金、校人才启动基金、自主创新基金以及生物医学专项基金、中国科学院上海有机所和北京分子科学国家实验室开放基金以及湖北省自然科学基金等项目的资助。
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