针对不同基因靶位的锤头状核酶对HBV的抑制作用研究

前基因组mRNA是HBV(Hepatitis Bvirus)基因表达和复制的重要中间产物,全长的前基因组mRNA分子具有复杂易变的二级结构,是设计抑制HBV的核酶时所必须考虑的因素。我们使用多个最新的计算机软件对HBV前基因组mRNA二级结构进行模拟、分析,在全面分析核酶的可作用位点的基础上设计三个针对不同基因靶位的锤头状核酶,并对它们在细胞中对HBV的抑制作用进行研究。结果表明在HBV前基因组mRNA上存在几个高度复杂二级结构的区域,可能对核酶完全不敏感,而S、C、X基因的编码区是合适的核酶作用位点,都可达到对HBV的有效抑制,而且X基因位点的核酶对HBV的各种mRNA的抑制作用最为明显,是设计针对HBV核酶时应该优先考虑的位点。     

抗HPV11 E2核酶的计算机设计

 借助计算机软件分析 ,设计出能特异性切割HPV11型 6 4 4ntE2mRNA的核酶 (ribozyme) .遵循Symon′s锤头状核酶结构和GUX剪切位点原则 ,靶序列存在 32个这样的剪切位点 .通过计算机软件分析出核酶的最佳剪切位点 ,并对底物及核酶的二级结构进行预测及进行相应基因生物学功能和基因同源性分析 ,筛选出 2个锤头结构核酶 .针对这两位点设计的核酶分别命名为RZ2 777和RZ32 81.计算机分析显示 ,两核酶与底物切点两翼碱基形成锤头状结构 ,切点所在基因序列具有相对松弛的二级结构 ,位于该基因重要生物功能区内 ,是核酶的理想攻击区域 .通过基因库检索 ,在已知人类基因排除了与上述两核酶切点两翼碱基有基因同源性序列的可能性 .将两核酶用于体外剪切实验取得了良好的实验结果 ,认为借助计算机分析可帮助尽快从多个剪切位点选择出最适核酶     

二级结构模拟辅助MTB脱氧核酶潜在作用靶点预测

异柠檬酸裂解酶(ICL)是结核病病原体结核分枝杆菌(MTB)乙醛酸循环中的关键酶,可作为抗结核新型药物治疗的潜在靶点。脱氧核酶(DRz)是一类独特的、具备酶活性的单链小分子DNA。实验针对MTBICL基因mRNA片段,通过二级结构模拟预测理论上适合与不适合DRz10～23作用的位点,据此设计针对ICL基因mRNA片段两种不同位点的DRz,并在体外水平上观察两种DRz对MTBICL基因mRNA片段的切割作用,以此验证底物二级结构模拟辅助MTB脱氧核酶潜在作用靶点预测的可行性。结果显示,底物二级结构模拟能够辅助预测MTB脱氧核酶潜在作用靶点,为探讨其作为抗结核病基因药物的可能提供实验基础。     

锤头状核酶在HepG2.2.15细胞内的抗HBV特性

乙型肝炎病毒 (HBV)C基因区的 3′端序列在HBV各亚型中是高度保守的 ,它编码的多肽链都富含精氨酸 ,同时与前基因组RNA的包装和病毒DNA的复制有关。因此 ,HBV中C基因的 3′端保守区是核酶介导的抗病毒研究的理想靶位点。针对上述位点设计了锤头状核酶RzC ,同时作为对照 ,设计了相应的突变型核酶dRzC。HepG2 .2 .15细胞系是由头尾相接的HBVayw亚型基因组转染肝癌细胞系HepG2而建立的一株能稳定分泌HBV各种抗原和完整病毒颗粒的细胞系。因而用HepG2 .2 .15细胞进行核酶的抗病毒研究更接近于疾病的治疗过程。为此 ,把体外转录的核酶RzC和dRzC以及核酶表达载体pCRzC和 pCdRzC直接转染HepG2 .2 .15细胞。初步结果表明 ,体外转录的核酶RzC对HBV复制的抑制很弱 ,这可能是由于核酶在细胞内快速被RNA酶降解造成的 ;而通过内源性传递产生的核酶RzC能够明显地抑制HBV的复制。结果说明 ,锤头状核酶RzC在HepG2 .2 .15细胞内显示抗病毒感染的能力 ,有可能作为HBV基因治疗的一种手段     

抗HPV11E2核酸的计算机设计

借助计算机软件分析,设计出能特异性切割HPV11型644nt型644ntE2mNA的核酶。遵循Symons锤头状核酶结构和GUX剪切位点原则,靶序列存在32个剪切位点,通过计算机软件分析核酶的最佳剪切位点,并对底物及核酶的二级结构进行预测及进行相应基因生物学功能和基因同源性分析,筛选出2个锤头结构核酶。针对这两位点设计的核酶分别命名为RZ277和RZ3281。计算机分析显示,两核酶与底物切点两翼碱基形成锤头状结构,切点所在基因序列具有相对松驰的二级结构,位于该基因重要生物功能区内,是核酶的理想攻击区域,通过基因库检索,在已知人类基因中排除了与上述两核酶切点两翼碱基有基因同源性序列的可能性。并非所有的GUX位点（X：C、U、A）或CUX均可作为核酶的最佳剪切切割反应,为下一步将核酶用于细胞内和体内试验打下基础。     

mRNA靶点筛选方法研究进展

mRNA靶点筛选问题是反义核酸领域的一个难题。近年来出现了多种筛选mRNA上可接近位点以确定靶位点的方法,包括mRNA实测分析法和计算机模拟分析两大类。其中mRNA实测分析法又包括多种针对自然折叠mRNA的实验分析技术;即基因walk技术,RNaseH作图技术、寡核苷酸微阵列技术,酶作图法确定二级结构技术,核酶导向型随机RNA库位点筛选技术和随机寡核苷酸库结合逆转录位点筛选技术。这些方法在鉴定RNA可接近位点及反义核酸的设计方面均有重要作用。     

锤头状核酶在HepG2细胞中抑制adr亚型的乙型肝炎病毒

针对HBV基因组设计了三种锤头状核酶－－RS3、RC2和RC1。将裸露的和用tRNA包埋的核酶（RtS3、RtC2和RtC1）基因插入RNA修剪质粒pRG523中,然后转变为真核表达载体,使用同样克隆技术,构建由不同长度（2、4、8、12个）RS3或12个RtS3连成的鸟枪型真核表达载体,将它们分别与带有HBV基因组的质粒共转染人肝癌细胞系HepG2,用G418筛选抗性细胞。分析不同种类的核酶在G418抗性细胞中的HBV抑制活性,包括子代HBV－DNA、HBV－RNA和抗原（HBsAg或HBcAg/HBeAg)表达的减少。结果表明,所有设计的核酶对HBV有＞70％的抑制活性,而tRNA包埋核酶的活性略高于裸露核酶。特别值得提出的是,由8个或12个相同核酶连接的鸟枪型质粒（8RS3、12RS3和12RsS3）具有很高的抑制HBV活性,达到＞9－％的抑制。     

基因药物研究现状和对策

生物技术药物以人类体细胞的基因组、转录本组和蛋白质组三个层次生物大分子为目标 ,基因药物的研究主要针对致病基因的DNA和基因转录本mRNA两类生物大分子 .mRNA从结构上考虑是研发核酸药物的最理想靶标和策略之一 .反义寡核苷酸、特异水解基因mRNA的核酸酶(ribozyme和DNAzyme)以及具有干扰作用的双链RNA(siRNA)是药物设计的策略之二 .mRNA结构靶点研究是研发反mRNA基因药物的基础 ,mRNA分子具有高度折叠的二级及三级结构 ,阐明其可及性位点 ,筛选其结构靶位点序列是关键 .近年研究报道的靶点筛选有约 7种mRNA的实测新技术 ,以及计算机辅助软件预测分析 .但发展分子生物学实验新技术以分析、确认靶点是药物研发策略之三 .     

针对I型及Ⅲ型前胶原基因的二联核酶的构建及体外活性研究

增殖性瘢痕组织中胶原蛋白的合成显著增加从而导致胶原的过度沉积。利用核酶特异地抑制前胶原基因的表达可减少胶原蛋白的合成,为瘢痕的研究和防治提供了新的思路。为研究用核酶抑制前胶原基因表达的可能及效果,设计并构建了针对α1（I）型及α1（Ⅲ）型前胶原基因的二个单价核酶串联的二联核酶基因真核表达载体,并对其体外切割活性 进行研究。结果表明该二联核酶的切割效果明显,均能有效地切割底物,为进一步研究核酶的前胶原基因表达的抑制作用以及利用核酶防治瘢痕产生打下基础。     

针对Ⅰ型及Ⅲ型前胶原基因的二联核酶的构建及体外活性研究

增殖性瘢痕组织中胶原蛋白的合成显著增加从而导致胶原的过度沉积。利用核酶特异地抑制前胶原基因的表达可减少胶原蛋白的合成,为瘢痕的研究和防治提供了新的思路。为研究用核酶抑制前胶原基因表达的可能及效果, 设计并构建了针对α₁(Ⅰ)型及α₁(Ⅲ)型前胶原基因的二个单价核酶串联的二联核酶基因真核表达载体,并对其体外切割活性进行研究。结果表明该二联核酶的切割效果明显,均能有效地切割底物,为进一步研究核酶对前胶原基因表达的抑制作用以及利用核酶防治瘢痕产生打下基础。 