寡核苷酸药物及寡核苷酸制备技术研究进展

寡核苷酸是生物医学和生命科学研究中调节基因表达的基本工具,并被开发为基因靶向治疗药物,用于治疗病毒、肿瘤和遗传病。寡核苷酸药物主要包括反义寡核苷酸、小干扰RNA、核酶、脱氧核酶、反基因、Cp G寡核苷酸、转录因子诱饵和核酸适配体等。天然的寡核苷酸在体内很容易被降解,特异性低,且有毒副作用。因此,药物寡核苷酸通常带有特定的修饰基团,如硫代磷酸二酯键、氟代、甲基以及锁核酸等,以增强寡核苷酸在体内的稳定性,提高特异性,并降低其毒副作用。目前,寡核苷酸主要采用化学方法合成,但化学合成的寡核苷酸初产物纯度低,而纯化十分困难。大规模核酸合成仪和纯化设备十分昂贵,因而大量合成和纯化寡核苷酸的成本高昂,大大限制了寡核苷酸药物的研究和应用。尽管已经涌现了多种多样的核酸扩增和检测方法,但用于扩增寡核苷酸的方法极少,且均不适合大量制备寡核苷酸。一种新的基于热循环的寡核苷酸扩增方法,称为"聚合酶-内切酶扩增反应"(Polymerase-endonuclease amplification reaction,PEAR),能够使寡核苷酸等小分子核酸在双酶催化下,利用独特的"滑动-切割机制"进行自我复制,并实现指数扩增。PEAR反应简单、高效、稳定。该方法已成功制备硫代和氟代修饰的寡核苷酸,与化学合成法相比,该技术不依赖于大规模DNA合成仪,降低了生产成本,适合大量生产高纯度的寡核苷酸,将有助于推动寡核苷酸药物的研究和应用。     

肽核酸及其应用

我们大家都熟知“合成寡核苷酸”是指人工制造的一小段DNA,它严格复制了天然DNA,每段寡核苷酸由5′-OH起始,以3′-OH终止。这种“合成寡核苷酸”已作为探针、引物、连接子和基因片段等广泛用于分子生物学研究。而谈及肽核酸(Peptide Nucleic Acids,PNA)就不如“合成寡核苷酸”那么熟悉了,PNA是由     

高效薄层色谱法纯化合成寡核苷酸及其衍生物

在分子生物学研究的许多领域均需要一定纯度的寡核苷酸.目前寡核苷酸的纯化方法主要有高效液相色谱法及电泳法两种.这两种方法不仅需要一定的仪器设备而且纯化周期长(2—3d)、回收率低(50%—80%).文中报道建立了一种高效薄层色谱纯化寡核苷酸及其衍生物的方法.该方法可在3—4h 内获得寡核苷酸纯品,平 均回收率可达97.7%.     

用固定化牛胰核糖核酸酶催化合成寡核苷酸

牛胰核糖核酸酶(RNaseA)是一个重要的核酸水解酶。1955年Heppel等人发现RNaseA在0℃有催化合成寡核苷酸作用,此后RNaseA用于合成的研究逐渐增加,但由于RNaseA是一个强水解酶,又相当稳定,故在合成产物后如何从合成产物中完全及时地将它去掉,总得不到很好的解决,因此阻碍着RNaseA在合成方面的广泛应用。为了解决去酶问题,我们参照了“高度稳定的固定化碱性磷酸酯酶”等固定化酶方法,制得了高度稳定,结合牢,不易脱落的固定化RNaseA。这对我们进一步开展对寡核苷酸的合成提供了有利的条件。接着,我们尝试了以合成嘧啶类二核苷酸为模型,对固定化RNaseA催化合成寡核苷酸进行了初步探索。并成功地合成了CpG、CpU、UpC和UpU。得率都在30%左右。     

噬菌体T4诱导的核糖核酸(RNA)连接酶的分离和纯化

本文介绍了一种可以同时提取多核苷酸激酶(利用硫酸链霉素沉淀部分)DNA连接酶(DE一52柱层析峰I)和RNA连接酶(DE-52柱层析峰III)的方法。RNA连接酶的分离纯化步骤,除粗酶提取与DEAE纤维素柱层析两步与DNA连接酶的分离纯化方法一样外,以后只要再经过羟基磷灰石柱层析,葡聚糖凝胶(sc曲adex-G 100)过滤,和单链DNA琼酯糖凝胶亲和层析三步就可以达到纯化的目的。最终酶浓度达到每毫升24,800交换单位,即500个标准连接单位。用’H标记的聚腺苷酸作底物测不出Rnase杂酶活力,而且成功地应用于核糖十二核苷酸和十六核苷酸的定向合成。此外还做了一些初步的连接试验,表明RNA连接酶对受体寡核苷酸中戊糖是核糖还是脱氧核糖有较明显的专一性,对受体寡核苷酸的组成和顺序有一定的选择性。5'-脱氧胸腺嘧啶寡核苷酸d(pT)。也是个相当好的供体。     

甲胎蛋白特异性小干扰RNA表达载体的构建及鉴定

目的：构建特异性抑制甲胎蛋白（AFP）的小干扰RNA（siRNA）表达载体,为进一步研究AFP基因功能及AFP相关肿瘤的基因治疗奠定基础。方法：设计并合成AFP特异性的短链寡核苷酸,退火形成双链DNA片段,通过与RNAi-Ready pSIREN-DNR-DsRed-Express Donor Vector连接、转化大肠杆菌、扩增、纯化得到所需质粒,用琼脂糖凝胶电泳及基因测序鉴定其分子量及插入片段的序列。结果：琼脂糖凝胶电泳证实纯化后的质粒大小约为6740bp,测序证实插入序列与合成的寡核苷酸序列完全符合。结论：构建了AFP特异性的siRNA表达质粒pSIREN-DNR—DsRed-Express Donor Vector-AFP。     

我国启动重大入侵害虫苹果蠹蛾基因组测序

苹果蠹蛾Cydia pomonella (L.)属鳞翅目卷蛾科,具有极强的适应性和抗逆能力,是仁果类果树的毁灭性害虫。1953年首次在我国新疆库尔勒发现,并迅速扩散危害,1987年随旅客携带物传入甘肃敦煌,造成了重大经济损失,是我国重点防控的检疫对象。近日,由中国农业科学院植物保护研究所、南京农业大学等科研单位联合启动了苹果蠹蛾的基因组测序工作。研究团队对苹果蠹蛾进行了10余代的纯化,建立了纯化品系。利用流式细胞分析和小片段文库前期测序等方法,对苹果蠹蛾基因组进行了初步的基因组前期分析。结果显示,苹果蠹蛾基因组大小约为650 Mb, 17-mer和SNP分析显示杂合度大约在0.3%-0.6%之间。经协商拟定了详细的全基因组鸟枪法测序方案后,基因组测序已经全面启动。苹果蠹蛾的基因组测序,对阐明其入侵机制、抗逆机理及防控等研究具有重要的推动意义。     

蛋白G IgG Fc段结合域的克隆表达及功能研究

旨在研究蛋白G IgG Fc段结合域(PGFB)的克隆、表达及其抗体结合功能,用于抗体的纯化.根据PGFB的氨基酸序列,选择大肠杆菌偏爱的密码子,设计并合成了4个寡核苷酸片段.通过重叠延伸PCR方法合成了PGFB DNA片段,测序鉴定后克隆至原核表达系统pET-28a-c(+)上,转化大肠杆菌,获得表达菌株;IPTG诱导表达PGFB,经Ni+-NTA琼脂糖凝胶层析纯化后偶联到琼脂糖凝胶6B上,用其纯化多克隆抗体.结果显示,PGFB在大肠杆菌BL21(DE3)中获得高效表达,纯化后纯度达到90%以上,相对分子量为12.25 kD,与预期值相符.此外,偶联产物纯化多克隆抗体达到了良好的效果,每毫升基质可结合20 mg抗体.本研究克隆构建并高效表达了具有较好抗体亲和能力的PGFB,为多克隆抗体的快速纯化提供了方便.     

寡核苷酸合成的一种优化方法

为提高寡核苷酸的合成效率,结合本实验室研制出的探针并行合成装置,提出了一种寡核苷酸合成的优化方法,可有效减少合成的循环次数,同时使合成成本降低、合成时间缩短,合成效率大大提高。     

垂体腺苷酸环化酶激活肽基因的合成表达与活性研究

根据文献报道垂体腺苷酸环化酶激活肽(pituitary adenylate cyclase activating polypeptide, PACAP)的氨基酸序列,推导出其核苷酸序列并设计成部分互补的6条寡核苷酸片段,利用DNA合成仪人工合成、纯化这6条寡核苷酸片段,通过片段退火、连接、克隆及测序鉴定获得了PACAP基因.将PACAP基因克隆至pGEX-4T-3质粒中转化BL21进行表达分析,融合蛋白约占细胞总蛋白的30％,其中部分为可溶性,部分以包涵体形式存在.通过亲和层析纯化GST-PACAP融合蛋白,该蛋白质能促进PC12细胞轴突生长及脊髓神经元存活.     

垂体腺苷酸环化酶激活肽基因的合成表达与活性研究

根据文献报道垂体腺苷酸环化酶激活肽(pituitary adenylate cyclase activating polypeptide, PACAP)的氨基酸序列,推导出其核苷酸序列并设计成部分互补的6条寡核苷酸片段,利用DNA合成仪人工合成、纯化这6条寡核苷酸片段,通过片段退火、连接、克隆及测序鉴定获得了PACAP基因.将PACAP基因克隆至pGEX-4T-3质粒中转化BL21进行表达分析,融合蛋白约占细胞总蛋白的30％,其中部分为可溶性,部分以包涵体形式存在.通过亲和层析纯化GST-PACAP融合蛋白,该蛋白质能促进PC12细胞轴突生长及脊髓神经元存活.     

肽核酸相关技术在杂交检测中的应用

肽核酸是一种寡核苷酸的类似物,它是由丹麦哥本哈根大学的Ｎｉｅｌｓｅｎ、Ｅｇｈｏｌｍ等人首先发明合成的。肽核酸与传统的寡核苷酸相比,骨架结构发生了根要变化。肽核酸的电中性骨架有许多ＤＮＡ所不具备的性质,例舅高灵敏度、高特异性、非盐依赖性等,从而使它成为一种优良的寡核苷酸的取代物,尤其是杂交检测领域。     

寡核苷酸引导的定向诱变

由寡核苷酸引导的体外诱变技术又称定向诱变技术,它包括下列步骤;克隆待诱变的DNA至phagemid;制备单链DNA模板;设计并合成特殊的诱变寡核苷酸(在寡核苷酸中,除其中少数几个待诱变的碱基外,其余均与单链DNA模板上的待定区域互补);合成双链DNA。通过上述步骤,我们使Stx—B基因的N末端产生了新的BamH1位点,在C末端产生了新的Bgl I识别序列,从而为Stx—B基因融合至LamB基因创造了条件。该法是遗传工程中不可缺少的重要手段之一。     

经体外缺失诱变组建人杂交干扰素αA/γ

使用寡核苷酸指导的定点突变方法,将人αA型干扰素的完整基因与γ干扰素C端16个氨基酸的编码序列融合,在噬菌体λP_L启动子控制下,合成了一个杂交蛋白质。此蛋白质经抗人α干扰素单克隆抗体纯化后,在MDBK细胞上具有抗病毒活性,并像γ干扰素一样,可被依赖于cAMP的蛋白激酶磷酸化。[γ-~(32)P]杂交蛋白与MDBK细胞的结合,可被αA型干扰素大大抑制(70％)。     

水稻矮缩病毒小外壳蛋白基因的合成、克隆和序列分析

从感染水稻矮缩病毒(RDV)的水稻叶片中分离纯化了RDV,用人工合成的寡核苷酸为引物,合成了长度为1.0kb的小外壳蛋白基因,经PCR扩增后,克隆至pUC-19载体上。以双脱氧链终止法测序得到其全长序列,同已发表的RDV日本分离物小外壳蛋白基因序列相比有很高的同源率。     

质谱在寡核苷酸药物质量控制中的应用

介绍了质谱在寡核苷酸质量控制方面的应用.合成寡核苷酸及类似物作为反义治疗剂在病毒感染和一些癌症治疗方面有良好的前景.寡核苷酸作为药物,其结构特性必须进行确证.寡核苷酸浓度和纯度的分析可使用色谱或电泳技术,对寡核苷酸的碱基组成、序列、同一性,修饰基团,色谱或电泳分析方法无能为力.质谱的高鉴别能力使其能有效、灵敏、快速和精确地确定寡核苷酸的这些特性.     

多聚核苷酸的合成与研究 Ⅳ.用改进的二酯法化学合成d-pCpCpCpA

用改进的二酯法化学合成了几个脱氧寡核苷酸片段(d-_pC_pC,d-_pC_pC_pC,d-_pC_pC_pC_pA)。改进的主要之点是:(1)全部脱去保护基后柱分离,以克服在柱分离时寡核苷酸的保护基引起的亲脂性;(2)对所需的寡核苷酸片段重上适当的保护基,以作下一步的合成之用,于是避免了原先二酯法的操作中保护基的不希望有的丢失。用改进二酯法获得的寡核苷酸,产率和纯度得到提高和改善。虽然此改进目前仅用来合成寡核苷酸短片段,但可能提供用3′-5′磷酸二酯键方式连接两天然DNA短片段的途径。     

多聚核苷酸的合成与研究 Ⅳ.用改进的二酯法化学合成d-pCpCpCpA

用改进的二酯法化学合成了几个脱氧寡核苷酸片段(d-pCpC,d-pCpCpC,d-pCpCpCpA)。改进的主要之点是:(1)全部脱去保护基后柱分离,以克服在柱分离时寡核苷酸的保护基引起的亲脂性;(2)对所需的寡核苷酸片段重上适当的保护基,以作下一步的合成之用,于是避免了原先二酯法的操作中保护基的不希望有的丢失。用改进二酯法获得的寡核苷酸,产率和纯度得到提高和改善。虽然此改进目前仅用来合成寡核苷酸短片段,但可能提供用3’-5’磷酸二酯键方式连接两天然DNA短片段的途径。     

人类1号染色体DNA序列8-mer的相对模体数分布及8-mer使用的进化分离

以人类1号染色体DNA序列为样本,分别计算了CDS、5'UTR、3'UTR、内含子和基因间五类序列中8-mer出现的频数,并得到8-mer相对模体数随频数的分布。发现内含子和基因间序列是明显的三峰分布,CDS是单峰分布,5'UTR和3'UTR是近似单峰分布。为了揭示这些分布出现差异的原因,将8-mer集合按照8-mer中包含两个或两个以上某二核苷酸(XY2)、包含一个某二核苷酸(XY1)和包含0个某二核苷酸(XY0)进行分类。发现16种分类中,只有CGj分类的三个子集分别形成独立的单峰分布。表明DNA序列是由三类CGj子集组成的,它们出现的频数是独立进化的结果;实际的8-mer频数分布是这三个CGj频数分布的叠加;由于这三个分布的距离不同,才造成了五类序列中8-mer分布的差异。对五类序列CGj三个子集中二核苷酸和三核苷酸出现的相对频数进行分析,发现CG2模体的相对频数在五类序列中基本相同,CG1模体的相对频数可将五类序列明显区分,CG0模体的相对频数可将编码序列和非编码序列明显区分。总之,CGj模体集合在DNA序列的组成上具有特定的规律性,在DNA序列进化上扮演了重要的角色。     

SELEX技术及Aptamer研究的新进展

综述了近几年指数富集的配体系统进化(SELEX)技术的改良与寡核苷酸配基(aptamer)研究应用方面的新进展.Aptamer是指利用SELEX(systematicevolutionofligandsbyexponentialenrichment)技术,从随机寡核苷酸文库中筛选获得的能够与靶分子特异结合的短单链寡核苷酸配基,通常具有纳摩尔到皮摩尔的亲和力.高通量筛选的技术特点与aptamer精确识别、易体外合成与修饰等特性,使得aptamer在分析化学与生物医药研究方面具有广阔的应用前景.