化学科学学院化学生物学团队在功能核酸的特异性调控研究方面取得重要进展

  • 化学科学学院
  • 日期:2024-01-08
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  健康地生活一直是人类的梦想。核酸(DNA和RNA)是重要的生命活性分子。功能核酸是疾病精准诊断与治疗的重要分子工具,利用核酸结构的精确调控来控制生物功能发挥越来越重要的作用。小分子化合物可通过表面邻近杂交作用对核酸结构产生干扰,在物理、化学刺激下实现结构的切换。特定细胞或组织中存在的内源性物质产生的刺激响应,由于其过程温和、自发性及无损伤的操作等特点,为实现特定细胞或组织中生物功能的特异性调控提供了强有力的选择优势。

  化学学院化学生物学团队发展了一种内源性物质响应的组织特异性调控的新策略,实现了G4核酸的高选择性结合并进行结构的切换,在微粒和细胞上实现了诱发的DNA组装的控制行为(图1)。这个研究在细胞水平和DNA分子水平为精确诊断和治疗重大疾病提供了坚实的基础。该工作近期发表在美国化学会著名杂志Biomacromolecules上(2023, 24, 11, 5004–5017;论文链接: https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.biomac.3c00657#Abstract)。

  化学学院博士研究生林岛为该工作的第一作者,吴丽副教授、李向军教授与未来技术学院何裕建教授为共同通讯作者,中国科学院大学为第一完成单位,化学学院崔巍副教授、纳米学院张银龙副教授和北京大学汤新景教授为共同作者。本论文得到了国家自然科学基金、北京市自然科学基金和中国科学院大学优秀青年创新团队等资助。

  近年来,以吴丽副教授和何裕建教授为主的化学生物学团队在DNA相关疾病诊断和治疗的研究方向中取得了一系列的重要进展:谷胱甘肽介导邻位甲氧基取代偶氮苯的裂解,控制哑铃状反义寡核苷酸与靶向mRNA作用(Bioorg.Chem.,2019, 91,103106),三甲基阳离子胺偶氮苯诱导人端粒G4结构切换,控制凝血酶活性(iSciences,2021,24,102977),等等。

  化学生物学实验室成立于2004年12月,于2006年通过申报被国务院学位办备案批准成为中国科学院第一家“化学生物学”硕士、博士学位授予点,至今培养硕士和博士近50名,发表学术论文100多篇,并开设了《化学生物学》和《分子修饰与化学标记》等课程。

图1(a)基于生物还原剂敏感的偶氮苯多胺在细胞上控制DNA自组装,(b)谷胱甘肽还原裂解偶氮苯多胺,(c)可裂解偶氮苯多胺诱导G4拓扑结构的切换。