核酸适体技术

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配或G-G错配。这些错配在环与正常
的双螺旋碱基对之间的堆积处产生一
个转折点,通常导致环的关闭。
• 核酸适体与配体结合时,通常会通过构
型适配形成一些稳定的二级结构,如发
卡(hairpin)、茎-环(stem-loop )、G四聚体( G-tetramer )、假节 (pseudoknot )。
• 与同一种配体结合的核酸适体往往可分为
• 适体技术与纳米技术的结合 • 如分子信标，它是在长度为15～30mer寡 核苷酸探针的两端分别加上5～8mer序列 互补的茎杆区。在自由状态时由于茎杆区 互补序列的结合使探针分子形成发夹状结 构。探针的5' -端及3' -端分别联用荧光素分 子及猝灭剂分子。自由状态时,发夹结构的 两个末端靠近,使荧光分子与猝灭分子靠近 (约为7～10nm)。
• 药物设计和临床治疗 • 由于核酸适体与蛋白特异性结合后往往能 抑制蛋白的功能,而且它缺乏免疫原性,体内 渗透力强,因此是一种很有发展前途的药物 分子,可用于直接干扰疾病的发生发展过程。 迄今筛选到的HIV、HCV、多种肿瘤及肿瘤 相关因子、凝血酶、弹性蛋白酶、茶碱、 氨基糖类抗生素的适体已在治疗中展示了 良好的应用前景。
研究核酸与蛋白质的相互作用的方法 ----核酸适体技术
• 核酸适体(aptamer)指的是经体外筛选技术 SELEX(指数富集配体系统进化)筛选出的 能特异结合蛋白质或其他小分子物质的寡 聚核苷酸片段,对可结合的配体有严格的识 别能力和高度的亲和力。核酸适体在生物 传感器、新药开发以及纳米技术等方面有 着广泛的用途。
SELEX技术
SELEX是指数富集配体系统进化(Systematicevolution of ligands by exponential enrichment)的简称,其筛选流程包 含和达尔文进化理论一样的三个过程,分别是自发突变、自然 选择和大量增殖。
一“自发突变”
• 利用现有的分子生物学技术人工合成一个 含有1014～1015个单链寡核苷酸序列的随机 文库,序列长度一般在25～35个核苷酸之间,
这一步起到达尔文进化论中自发突变的作
用。
二“自然选择”
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• 单链的随机寡核苷酸序列,容易形成可 与蛋白质、核酸等配体特异性共价结 合的二级结构。在这一高亲和力特异 性结合的基础之上,配体如氨基酸、多 肽、甚至金属离子都可以同随机文库 相互作用,这种特异性结合类似于达尔 文进化论中的自然选择作用。
三“大量增殖”
几个亚群,而针对同一表位的核酸适体的重
要功能区有相同的结构域(motif)。核酸适
体与配体的相互作用力包括如下几种类
型:“假碱基对”的堆积作用、氢键作用、
静电作用和形状匹配等。
核酸适体应用进展
• 生物传感器 • 生物传感器在快速检验中发挥着重要作用,它将分 子识别与信号传导器相结合。应用抗体的免疫传 感器已获得很大进步,但固化在传感器表面的抗体 易衰减而失败,利用适体制成的适体传感器具有以 下优点:(1)固化的核酸可反复变性与复性即使在热、 盐浓度、络合剂使用下也可反复变性;(2)适体容易 以一定厚度连结在固相表面;(3)适体发生信号物广 泛,可以用荧光、酶、生物素、亲和素等。
• 此时发生荧光共振能量转移,使荧光分子发 出的荧光被猝灭分子吸收并以热的形式散 发,荧光几乎完全被猝灭。当分子信标与序 列完全互补的靶标分子结合形成双链杂交 体时,信标茎杆互补区被拉开,荧光分子和猝 灭分子距离增大。杂交后,信标分子的荧光 几乎100%恢复。且所检测到的荧光强度与 溶液中靶标的量成正比。
• 核酸适体出现以后,由于其高特异性与高亲 和性的特性,使得核酸适体立即在纳米技术 领域引起了科学家们的注意,应用适体的分 子信标名为“适体信标”(Aptamer beacon)。适体信标更加稳定灵敏核酸适体， 将在发展各种可以取代抗体的蛋白质探针、 测定体内蛋白质和研究其功能、疾病早期 诊断等方面具有极大的应用潜力。
• 选择性分离出核酸适体后,通过PCR或 RT-PCR等技术进行扩增,生成次一级 文库,这种扩增达到了达尔文进化论中 的大量增殖的效果。
适体与配体的相互作用
• 核酸适体上富含嘌呤的环常作为外来靶序
列的结合位点,常为嘌呤-嘌呤排列(包括碱
基错配、碱基三聚体和碱基平台)
• 大多数核酸适体上都可观察到G-A错