核酸适配体 PPT
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核酸适配体
S 1989年，悉尼· 奥尔特曼、托马斯· 切赫因为对RNA的催化
作用的研究共同获得诺贝尔化学奖。
支持RNA为生命起源假说的可能证据：
S 如果我们能找到完全或者主要依赖RNA进行生命活动的生
物；
S 如果在现存生物的基因组里找到负责基本生命活动的功能
性RNA的"痕迹"；
S 如果我们能够从随机RNA序列库中筛选到能够完成基本生
核酸适配体的化学本质与识别 机理
S 核酸适配体的化学本质是核酸，它与配体的结合是基于单
链核酸结构和空间构象的多样性。在靶分子存在的条件下， 它可通过链内某些互补碱基间的配对以及静电作用、氢键 作用等自身发生适应性折叠形成发卡(hairpin)、假结 (pseudoknot)、凸环(stem loop)、G2四分体(G2quartet)等稳 定的三维空间结构。这样形成的适配体结构与靶分子之间 有较大的接触面积，能与靶物质的紧密结合，具有高亲和 力和高特异性。
APTAMER
适配体
S
Aptamers
(from the Latin aptus - fit, and Greek meros - part)
S 核酸适配体（Nucleic Acid aptamers） S 多肽适配体（Peptide aptamers）
什么是核酸适配体？
S 核酸适配体是具有稳定的二级结构，能够和靶标分子特异性结合
核酸适配体的应用
S 核酸适配体在分析化学中的应用 S 核酸适配体与疾病诊断和新药研发
核酸适配体在分析化学中的应用
S 靶物质的分析与检测
该方面应用的基本思路是将各种报告基团，如荧光试剂，定点标 记在aptamer核苷酸上，然后在一定条件下，使aptamer与靶物质 发生相互作用，再通过对报告基团的信号检测实现对靶物质的定 性检测或定量分析。 Tan等将aptamer应用于分子信标研究，发展了一种高效、高灵敏 检测生物分子的方法—分子aptamer信标(MAB)。他们将凝血酶 aptamer的5´和3´端分别标记上荧光素和猝灭剂，凝血酶不存在时， aptamer分子呈茎环结构，两端的荧光素与猝灭剂相互靠近发生 能量转移而观察不到荧光；在结合凝血酶后aptamer分子构象改 变，致使MAB的荧光素与猝灭剂分开从而可以检测到荧光信号， 并且随着凝血酶浓度的增加荧光强度增强。
【新教材人教版化学】核酸ppt完整版1
1．核酸的基本组成单位是核苷酸，一分子核苷酸由一分子含氮碱 基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。
2．DNA和RNA共有的碱基是腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)， 胸腺嘧啶(T)是DNA特有的碱基，尿嘧啶(U)是RNA特有的碱基。
3．多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子，都以碳链为骨架。
【 新 教 材 人 教版化 学】核 酸ppt完 整版1
一、核酸的种类及其分布 1．种类_核_脱_糖_氧_核_核_酸_糖_，_核_简_酸_称_____，_R_N简__A称__D__NA 2．分布：DNA 主要分布于__细__胞__核____，___线__粒__体__、__叶__绿__体___内也 有少量的 DNA，RNA 主要分布于___细__胞__质___。
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课内探究·名师点睛
生物学(必修1 · 分子与细胞 RJ)
【 新 教 材 人 教版化 学】核 酸ppt完 整版1
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生物学(必修1 · 分子与细胞 RJ)
一 核酸的种类及其分布
1．核酸的种类 核酸包括两大类：一类是脱氧核糖核酸(简称DNA)；另一类是核糖 核酸(简称RNA)。 2．核酸的分布 真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，线粒体、叶绿体内也含有少 量的DNA。RNA主要分布在细胞质中。
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生物学(必修1 · 分子与细胞 RJ)
典例剖析
典例 1 核酸有DNA和RNA两大类。某动物的一个神经细胞中，其
细胞质内含有的核酸为( C )
A．全为DNA
核酸适配体简介
核酸适配体简介
nucleic acid oligonucleotides aptamers
适配体的类型：
★反义核苷酸链
★随机核苷酸链
反义核苷酸链
通常包含15-20个核苷酸,其碱基组成与它们的 靶序列是互补的。但是在实际应用中, 存在反 义寡核苷酸容易被核酸酶降解、对特定靶位点 的识别不够好、有一定毒性等问题,所以要对 适配体中的核苷酸进行了各种各样的化学修饰。 修饰位点一般在碱基、磷酸骨架等。★
寡核苷酸序列形 成可与配体特异 性共价结合的二 级结构，配体如 氨基酸、多肽、 甚至金属离子都 可以同随机 相互作用Selex技术简介
Selex技术简介
核酸适配体的应用
随着筛选技术研究的发展,越来越多靶分子获 得高亲和力的、高特异性的适配体,并广泛应 用于多个研究领域,特别是分子识别检测领域。 与成熟的抗体实验相比,目前适配体可以补充 抗体性能的不足, 但是不能完全取代抗体。
前景展望
核酸适配体（Aptamer）是一类新型的识别分子。 与单克隆抗体相比，其分子量较低（15-50碱基）， 没有免疫源性和毒性，可通过化学合成制备、结构 改造以及标记，化学稳定性好，能可逆的变性与复 性，可在常温下保存和运输。这些优点使适体有望 取代和超过抗体，在生命分析中起重要的作用 。
基于目前的现状和机遇，我们可以从以下四个方面 开展核酸适体的研究工作： 1.首先根据研究和实际应用的需要，筛选重要的生物 活性分子的适体，从而发展系列的针对特定分子的 分析方法。而不囿于现有适体的缺乏。 2.研究所筛选适体的结构特性，优化、改造适体的结 构，从而进一步缩小适体的分子大小、提高生物稳 定性、增加在复杂生物体系中特异性。 3.针对应用的需要，发展更巧妙、更简便的适体分子 探针；构建方便、实用的检测方法（如目视比色分 析、传感分析、原位成像分析等）。 4.模拟适体分子的结构，设计和筛选小分子量的识别 分子，构建可自由透过细胞膜的小分子探针，用于 生命活体分析。
生物化学-第3章-核酸的结构与功能PPT课件
射图谱和分子模型，
提出了著名的DNA双
螺旋结构模型，并
对模型的生物学意
义作出了科学的解
释和预测。
.
19:46
17
DNA双螺旋模型要点
（1）两条长度相等的核苷 酸链反向平行，右手螺 旋结构。
（2）碱基在内碱基平面垂 直于螺旋轴戊糖、磷酸 在外，双螺旋每转一周 为10碱基对螺距3.4nm.
（3）碱基对（A＝T， G≡C）
一、一般性质
1．线性大分子
2．两性电解质
3. 紫外吸收性 质
.
24
二、核酸的变性与复性
1. 变性
❖ 稳定核酸双螺旋次级键断裂， 空间结构破坏，变成单链结构 的过程。
❖ 核酸变性后，由于DNA分子双 链打开暴露了更多碱基的共轭 双键，使其在波长260nm处的 光吸收增强，这一现象称为高 色效应（hyperchromic effect）。
❖ 核苷酸 → 核苷+磷酸 （戊糖+碱基+磷酸）
HH
.
10
19:46
两类核苷酸的比较
RNA： AMP GMP CMP UMP
DNA: dAMP dGMP dCMP dTMP
.
11
二、某些重要的核苷酸
1．多磷酸核苷酸
NH2
N
N
O
O
O
O - P ～O - P ～ O - P
O-
O-
O-
N OCH2 O
稀有碱基较多，稳定性较差，易水解多为 单链结构，少数局部形成螺旋。
分类： mRNA 3% tRNA 15% rRNA 80%
.
21
种类多，分子 量大小不一
5’－端“帽” 式结构
【新教材人教版化学】核酸PPT名师课件1
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二、核酸是由核苷酸连接而成的长链
遗传信息：核苷酸的排列顺序。 核酸具有多样性的原因：
组成核酸的（脱氧、核糖）核苷酸的排列顺序多种多样。
核酸作用： 是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体遗传、变异和
蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
G
P
脱氧
核糖
C
P
脱氧
核糖
T
P
脱氧
核糖
C
脱氧
T
核糖
P
脱氧
C
核糖 P
脱氧
G
核糖
P
脱氧
A
核糖
P
脱氧
G
核糖
P
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RNA的基本组成单位：核糖核苷酸
种类
P
核糖
A
腺嘌呤核糖核Leabharlann 酸P 核糖G鸟嘌呤核糖核苷酸
P 核糖
U
尿嘧啶核糖核苷酸
P 核糖
C
胞嘧啶核糖核苷酸
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小结
三、核酸的功能
核酸是细胞内携带遗传信息的物质， 在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物 合成中具有极其重要的作用。
细胞生物和多数病毒的遗传物质为DNA， 少数病毒的遗传物质为RNA
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小结
四、生物大分子以碳链为骨架：
单糖 氨基酸 核苷酸
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三、生物大分子以碳链为骨架
1、单体：组成生物大分子（多糖、蛋白质、核酸）的基本单位。
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二、核酸是由核苷酸连接而成的长链
遗传信息：核苷酸的排列顺序。 核酸具有多样性的原因：
组成核酸的（脱氧、核糖）核苷酸的排列顺序多种多样。
核酸作用： 是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体遗传、变异和
蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
G
P
脱氧
核糖
C
P
脱氧
核糖
T
P
脱氧
核糖
C
脱氧
T
核糖
P
脱氧
C
核糖 P
脱氧
G
核糖
P
脱氧
A
核糖
P
脱氧
G
核糖
P
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RNA的基本组成单位：核糖核苷酸
种类
P
核糖
A
腺嘌呤核糖核Leabharlann 酸P 核糖G鸟嘌呤核糖核苷酸
P 核糖
U
尿嘧啶核糖核苷酸
P 核糖
C
胞嘧啶核糖核苷酸
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小结
三、核酸的功能
核酸是细胞内携带遗传信息的物质， 在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物 合成中具有极其重要的作用。
细胞生物和多数病毒的遗传物质为DNA， 少数病毒的遗传物质为RNA
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小结
四、生物大分子以碳链为骨架：
单糖 氨基酸 核苷酸
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三、生物大分子以碳链为骨架
1、单体：组成生物大分子（多糖、蛋白质、核酸）的基本单位。
第2章核酸的结构与功能ppt课件
1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用35S和32P分 别标记T2噬菌体的蛋白质和DNA部分，感 染大肠杆菌的实验进一步证明了DNA是遗 传物质。
1.1.2 核酸的种类和分布
核酸主要存在于细胞核中(原核分布在类核)， 由几千至几万个核苷酸(nucleotide)连接成的 无分支长链高分子化合物也称多聚核苷酸 (polynucleotide) 。
层层堆积的芳香族碱基上的电子云交错形成了碱基 堆积力，使DNA双螺旋结构内部形成疏水核心而 不存在游离的水分子，有利于互补碱基间形成氢键；
双螺旋外侧带负电荷的磷酸基团同带正电荷的阳离子 之间形成的离子键可减少双链间的静电斥力，因而 对DNA双螺旋结构也有一定的稳定作用。
（4）DNA双螺旋构象的多态性
T 24.8
28 25.6 29.7 28.9 29.2 32.9
G 24.1 23.2 21.9 20.5 20.4 20.4 18.7
C 25.7 22.7 22.8 20.5 20.7 20.8 17.1
(A+G)/(C+T)
1.01 1.21 1.21
1.43
1.079
碱 基 组成 的 共同 规 律： 不 同来 源 的 DNA 中 [A]=[T]、[C]=[G]；A+G=T+C 。
如胞嘧啶C5的甲基化，在甲基周围形成局部的 疏水区。这一区域扩伸到B-DNA的大沟中， 使B-DNA不稳定而转变为Z-DNA。这种C5甲 基化现象在真核生物中是常见的。
DNA分子由两条反向平行的多核苷酸链构成右 手双螺旋结构。螺旋表面有一条大沟和一条小 沟。大沟和小沟分别指双螺旋表面凹下去的较 大沟槽和较小沟槽。小沟位于双螺旋的互补链 之间，而大沟位于相毗邻的双股之间。
aptamer introduction核酸适配体的介绍
Science, 1994, 263: 1425-1429
Ito等人利用三碘甲腺原氨酸作为反向筛选物质，获得能特异识别四碘甲腺原氨 酸的核酸适体。
Methods, 2000, 22: ed它们的删减往往会减弱核酸适体的结合 作用。但在有些筛选中，固定序列也可能与中间的随机序列形成一些二级结构从而 干扰核酸适体的筛选。因此，在得到核酸适体序列后还需要进一步的截短实验来确 定核酸适体的核心序列。
1.1 新型分子探针——核酸适体 (aptamer)
核酸适体：能高亲和性结合靶分子的20-50碱基的寡聚核苷酸
“Aptamer”: Latin word “aptus” 适合 + Greek word “meros” 粒子
1.1.1 核酸适体的优点
核酸适体与抗体的性能比较
性能
பைடு நூலகம்
核酸适体
抗体
大小
5-15 KD1.2.2 核酸的种类（1）结构限制性（structurally constrained library）：将随机碱基置于能形成特 定二级结构（如发夹、G-四面体或假结等二级结构）的固定序列中。当知道靶标分 子优先结合某种特定的结构蛋白时或增加所选择的核酸适体的稳
（2）反向筛选（counter selection）是为了获得专一性更强的核酸适体而提出 的，主要是通过一些方法去除能结合与靶分子类似物质的核酸序列。这种方法 首先在筛选茶碱核酸适体的实验中使用。
Jenison等人利用与茶碱结构仅差一个甲基的咖啡因作为反向靶标对茶碱进行筛 选，获得了只结合茶碱而与咖啡基因组中某段感兴趣的核酸序列（50-500 碱基）两端引入用于PCR扩增的固定序列。
1.2.3 核酸适体靶分子的多样性
简 Zn2+ 单 Ni2+ 体 系 金属离子
Ito等人利用三碘甲腺原氨酸作为反向筛选物质，获得能特异识别四碘甲腺原氨 酸的核酸适体。
Methods, 2000, 22: ed它们的删减往往会减弱核酸适体的结合 作用。但在有些筛选中，固定序列也可能与中间的随机序列形成一些二级结构从而 干扰核酸适体的筛选。因此，在得到核酸适体序列后还需要进一步的截短实验来确 定核酸适体的核心序列。
1.1 新型分子探针——核酸适体 (aptamer)
核酸适体：能高亲和性结合靶分子的20-50碱基的寡聚核苷酸
“Aptamer”: Latin word “aptus” 适合 + Greek word “meros” 粒子
1.1.1 核酸适体的优点
核酸适体与抗体的性能比较
性能
பைடு நூலகம்
核酸适体
抗体
大小
5-15 KD1.2.2 核酸的种类（1）结构限制性（structurally constrained library）：将随机碱基置于能形成特 定二级结构（如发夹、G-四面体或假结等二级结构）的固定序列中。当知道靶标分 子优先结合某种特定的结构蛋白时或增加所选择的核酸适体的稳
（2）反向筛选（counter selection）是为了获得专一性更强的核酸适体而提出 的，主要是通过一些方法去除能结合与靶分子类似物质的核酸序列。这种方法 首先在筛选茶碱核酸适体的实验中使用。
Jenison等人利用与茶碱结构仅差一个甲基的咖啡因作为反向靶标对茶碱进行筛 选，获得了只结合茶碱而与咖啡基因组中某段感兴趣的核酸序列（50-500 碱基）两端引入用于PCR扩增的固定序列。
1.2.3 核酸适体靶分子的多样性
简 Zn2+ 单 Ni2+ 体 系 金属离子
核酸适配体在生化分离及检测领域的应用课件
通过比对大量序列，发现共有的模式和变异，推断出物种间的进化关系。
基因组学
研究生物体内所有基因的结构和功能，以及它们在生物体内的相互关系。
THANKS
[ 感谢观看 ]
CHAPTER 06
相关技术及研究方法介绍
分子生物学实验技术及方法简介
基因克隆技术
通过该技术，将感兴趣的DNA片段插入到载体中，进 而转入宿主细胞进行复制和表达。
反转录PCR
以mRNA为模板，通过反转录酶和特异性引物进行 PCR扩增，获得特定基因的cDNA。
生物信息学在核酸适配体研究中的应用
序列比对
核酸适配体的纯化与鉴定
纯化
通过色谱技术（如凝胶电泳、高效液相色谱等）对合成的核酸适配体进行纯化，以去除杂质和未反应 的原料。
鉴定
使用光谱技术和质谱技术对核酸适配体的序列和结构进行鉴定，以确保其质量和活性。
核酸适配体的稳定性与活性
稳定性
核酸适配体在溶液中应具有一定的稳 定性，以保持其结构和功能。影响其 稳定性的因素包括pH值、温度、离 子强度等。
详细描述
核酸适配体能够识别生物样品中的目标物质 ，并将其富集或去除杂质，从而提高检测的 准确性和灵敏度。例如，在血清样本中，核 酸适配体可以结合目标蛋白质或核酸，用于 疾病标志物的富集和检测；在食品样本中， 核酸适配体可用于有害物质的识别和去除，
保障食品安全。
CHAPTER 04
核酸适配体在检测领域的应用
基于核酸适配体的荧
详细描述
灵敏度高、特异性好、操作简便、可定量分析
核酸适配体可与目标分子特异性结合，通过荧光信号的输 出实现对目标分子的检测。该方法具有较高的灵敏度和特 异性，同时操作简便，可实现快速、便捷的检测。此外， 通过荧光信号的强度，还可以对目标分子进行定量分析。
基因组学
研究生物体内所有基因的结构和功能，以及它们在生物体内的相互关系。
THANKS
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CHAPTER 06
相关技术及研究方法介绍
分子生物学实验技术及方法简介
基因克隆技术
通过该技术，将感兴趣的DNA片段插入到载体中，进 而转入宿主细胞进行复制和表达。
反转录PCR
以mRNA为模板，通过反转录酶和特异性引物进行 PCR扩增，获得特定基因的cDNA。
生物信息学在核酸适配体研究中的应用
序列比对
核酸适配体的纯化与鉴定
纯化
通过色谱技术（如凝胶电泳、高效液相色谱等）对合成的核酸适配体进行纯化，以去除杂质和未反应 的原料。
鉴定
使用光谱技术和质谱技术对核酸适配体的序列和结构进行鉴定，以确保其质量和活性。
核酸适配体的稳定性与活性
稳定性
核酸适配体在溶液中应具有一定的稳 定性，以保持其结构和功能。影响其 稳定性的因素包括pH值、温度、离 子强度等。
详细描述
核酸适配体能够识别生物样品中的目标物质 ，并将其富集或去除杂质，从而提高检测的 准确性和灵敏度。例如，在血清样本中，核 酸适配体可以结合目标蛋白质或核酸，用于 疾病标志物的富集和检测；在食品样本中， 核酸适配体可用于有害物质的识别和去除，
保障食品安全。
CHAPTER 04
核酸适配体在检测领域的应用
基于核酸适配体的荧
详细描述
灵敏度高、特异性好、操作简便、可定量分析
核酸适配体可与目标分子特异性结合，通过荧光信号的输 出实现对目标分子的检测。该方法具有较高的灵敏度和特 异性，同时操作简便，可实现快速、便捷的检测。此外， 通过荧光信号的强度，还可以对目标分子进行定量分析。
核酸适配体ppt课件
核酸适配体的应用
核酸适配体在分析化学中的应用 核酸适配体与疾病诊断和新药研发
核酸适配体在分析化学中的应用
靶物质的分析与检测
该方面应用的基本思路是将各种报告基团，如荧光试剂，定点标 记在aptamer核苷酸上，然后在一定条件下，使aptamer与靶物质 发生相互作用，再通过对报告基团的信号检测实现对靶物质的定 性检测或定量分析。
核酸适配体的筛选策略
核 酸 适 配 体 的 体 外 筛 选 是 利 用 SELEX 技 术 （ Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) ）来完成的， SELEX是指数富集配体系统进化的简称，它的基本原理就 是就是利用分子生物基(aptamer) ，经反复扩增、筛选数个循环，即可使与该 靶分子特异结合的寡核苷酸序列得到富集。
Aptamer巨大的应用前景
APTAMERS: AN EMERGING CLASS OF THERAPEUTICS（.Annu. Rev. Med. 2005. 56:555–83）
Analytical Applications of Aptamers(Andrew D. Ellington .Annual Review of Analytical Chemistry (2008). Volume 1, Jul 2008)
基于适配体的生物传感器是用适配体作为识别元件来特异 性地检测其相应的靶物质。
目前适配体生物传感器（Aptasensors）尚处于起步阶段。 Chunyan Yao等将IgE适配体固定在石英晶体微平衡生物传 感器阵列，建立了适配体压电石英生物传感器模型，用于 特异性检测标准溶液和人血清中的IgE。该方法最低可在标 准和人血清溶液中分别检测出2.5-200 ug/L的IgE，整个检 测时间只需15 min，而且固定在金膜表面的适配子在反复 洗脱后并不影响其灵敏度。
核酸适配体 序列
核酸适配体序列
核酸适配体是一种用于连接不同核酸分子（如DNA或RNA）的分子工具。
它由两个互补的序列组成，通常称为前适配体和后适配体。
核酸适配体可以通过杂交与目标核酸序列进行特异性配对，用于引导DNA或RNA的连接、扩增、修饰等各种实验操作。
核酸适配体的实际使用中，其序列会根据具体实验设计和目标的不同而有所变化。
这些序列是由研究人员根据实验需求进行设计和合成的。
适配体的长度通常在10至30个碱基对之间，以便在杂交与目标核酸序列时能够提供稳定的配对。
核酸适配体的序列可以根据实验需求和目标设计，例如，在PCR实验中，核酸适配体的序列必须与待扩增的目标DNA序列的两端互补，以便引导扩增反应的进行。
在连接DNA 分子时，核酸适配体序列的设计必须与待连接的两个DNA分子的序列匹配。
值得注意的是，核酸适配体序列的选择要遵循一定的设计准则，以确保其信号特异性和稳定性。
例如，避免适配体内部的重复序列、避免适配体之间的互补序列或重叠等。
总结起来，核酸适配体的序列是由实验设计者根据具体实验需求进行设计和合成的。
在不同的实验中，核酸适配体的序列会有所变化，以便适应不同的应用场景，例如PCR扩增、DNA连接等。
根据实验需求，科研人员可以设计和合成适合的核酸适配体序列，以实现特定的实验操作和目标。
核酸适配体在分子医学中的应用
核酸适配体在分子医学中的应用一、简介核酸适配体是一类能与特定的目标分子结合的寡核苷酸或寡肽序列。
它们通过与目标分子结合，进行特异性识别和调控，成为分子医学研究和应用的重要工具。
本文将介绍核酸适配体的概念、结构和制备方法，并重点探讨它们在分子医学领域的应用。
二、核酸适配体的结构与制备2.1核酸适配体的结构核酸适配体由寡核苷酸组成，可以是DN A、R NA或D NA-R NA杂交分子。
核酸适配体的结构通常由两个重要部分组成：结构域和配体域。
结构域为核酸适配体提供稳定的空间构象，而配体域则与目标分子特异性结合。
2.2核酸适配体的制备方法核酸适配体的制备方法主要包括体外筛选和化学修饰两种。
体外筛选通过筛选大规模的核酸库，选取具有特异性结合能力的核酸适配体，常用的筛选方法包括S ELE X法和RN A适配体筛选法。
化学修饰则通过改变核酸适配体的碱基序列或化学结构，增强其结合能力和稳定性。
三、核酸适配体的应用3.1肿瘤治疗核酸适配体在肿瘤治疗中发挥着重要的作用。
通过特异性结合肿瘤细胞表面的抗原，核酸适配体可用于靶向传递药物、放射性同位素或光敏物质，实现肿瘤的精确治疗。
此外，核酸适配体还可作为肿瘤标志物的检测工具，帮助早期诊断和预后评估。
3.2感染性疾病检测核酸适配体在感染性疾病的早期检测中具有巨大潜力。
通过与致病微生物或其产物特异性结合，核酸适配体可用于快速、敏感地检测病原体的存在和数量。
这种检测方法对于迅速控制和防止疫情的扩散具有重要意义。
3.3基因治疗核酸适配体在基因治疗中也有广泛的应用。
通过与目标基因或其调控序列结合，核酸适配体可以调控基因的表达，实现基因治疗的精准性和有效性。
此外，核酸适配体还可用于基因编辑和基因传递载体的构建，为基因研究和治疗提供强大的工具。
四、总结核酸适配体作为一类具有特异性结合和调控能力的分子工具，在分子医学中的应用前景广阔。
通过结合不同的配体域，核酸适配体可以用于肿瘤治疗、感染性疾病检测和基因治疗等领域。
核酸适配体简介PPT课件
第7页/共21页
核酸适体与配体结合特点
第8页/共21页
SELEX技术
• SELEX是指数富集配体系统进化的简称.它的基本 原理就是就是利用分子生物基 (aptamer) ，经反复扩增、筛选数个循环，即可 使与该靶分子特异结合的寡核苷酸序列得到富集。
3.针对应用的需要，发展更巧妙、更简便的适体分 子探针；构建方便、实用的检测方法（如目视比 色分析、传感分析、原位成像分析等）。
4.模拟适体分子的结构，设计和筛选小分子量的识 别分子，构建可自由透过细胞膜的小分子探针， 用于生命活体分析。
第18页/共21页
通过这些研究，希望开发出一系列拥有自主知识产权的分离基质、诊断试剂和工具，以成功的应用来促进 适体在生命分析应用中的发展。
第16页/共21页
前景展望
核酸适配体（Aptamer）是一类新型的识别分子。 与单克隆抗体相比，其分子量较低（15-50碱 基），没有免疫源性和毒性，可通过化学合成制 备、结构改造以及标记，化学稳定性好，能可逆 的变性与复性，可在常温下保存和运输。这些优 点使适体有望取代和超过抗体，在生命分析中起 重要的作用 。
通常包含15-20个核苷酸,其碱基组成与它们的靶序列是互补的。 但是在实际应用中, 存在反义寡核苷酸容易被核酸酶降解、对 特定靶位点的识别不够好、有一定毒性等问题,所以要对适配体 中的核苷酸进行了各种各样的化学修饰。修饰位点一般在碱基、 磷酸骨架等。★
第5页/共21页
是在反义核苷酸链的作用基础上发展来的。随机核苷酸链作用的靶序列除 了核酸外还可以是蛋白质、有机小分子等。随机核苷酸链一般比反义核苷
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核酸适体的应用 ▲在蛋白质组学的研究中，用aptamer制备成的核
酸配基阵列更是具有抗体芯片和2-D胶不可比拟 的优势，成为备受青睐的一项工具.
核酸适配体在生化分离及检测领域的应用PPT课件
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Information school of nanchang university
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二）核酸适配体的特点
（1）适配体的分子结构：其是一种短链DNA或RNA序列 （2）适配体与靶物质的结合基础：核酸分子形成的特定三 维结构 （3）适配体对靶分子有特异性和亲和力 （4）适配体有易修饰性和稳定性
目录
核酸适配体的简介 核酸适配体在生化分离中的应用 核酸适配体在检测中的应用
展望
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一、简介
一）基本概念
1、核酸适体(Aptamer) 是经体外筛选技术( SELEX) 筛选出
的能特异结合蛋白质或其它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。
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2、 核酸适体的筛选技术被称为“配体指数富集系统进化”（SELEX)，它是以 组合化学技术、PCR技术以及基因克隆测序技术等为基础的整合技术。
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基于适体的微流体萃取的原理
AMP的分子构型
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AMP适配体的化学构型 第9页/共19页 @骑着炮弹进城作品
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aptamer introduction核酸适配体的介绍
利用核酸－靶标复合物与游离核酸的迁移速率不同实现两者的 分离
筛选靶标：IgE, Neuropeptide Y, Muts protein等
Anal. Chem. 2005, 77, 6107-6112
凝胶电泳分离法 (Gel electrophoresis)
利用由尺寸和电荷的不同导致核酸-靶标复合物与未结合核 酸在聚丙烯酰胺凝胶中迁移速率的不同实现两者分离 筛选的靶标：HIV-1 Rev, integration host factor等
微流体筛选 (microfluidic SELEX)
原理：采用磁激活细胞分选实现核酸-靶标-磁珠复合物与游离 核酸的分离
PNAS, 2009, 106 : 2989–2994
流式细胞仪筛选法（FACS－SELEX）
原理：采用荧光激活细胞分选实现核酸-细胞复合物与游离核 酸的分离
Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, 5190 –5193
针对复杂体系的筛选方法 该方法以病毒、细菌、细胞或组织切片为筛选靶标 优点：靶蛋白保持着与活体内蛋白一致的天然构象； 靶蛋白不需要纯化； 不需要对靶分子事先了解； 可以同时对多种靶蛋白进行筛选； 有利于新显型的发现 缺点：存在大量能引起干扰的物质，需要增加反筛提高筛选效率
PNAS, 1998, 95: 2902-2907; 2003, 100: 15416-15421
1.2.3 核酸适体靶分子的多样性
简 Zn2+ 单 Ni2+ 体 系 金属离子
有机染料
药物小分子
肽和蛋白质
复 杂 体 系
病毒
寄生虫
细胞
组织
1.2.2 提高核酸适体选择性的筛选方法
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经过SELEX技术反复筛选的适配体能与靶分子以极高的亲 和力和特异性相结。核酸适体与靶物质亲和力极高，kd值 多在pmol/L-nmol/L之间。
Structure of an RNA aptamer specific for biotin. The aptamer surface and backbone are shown in yellow. Biotin (spheres) fits snugly into a cavity of the RNA surface
Aptamer巨大的应用前景
APTAMERS: AN EMERGING CLASS OF THERAPEUTICS（.Annu. Rev. Med. 2005. 56:555–83）
Analytical Applications of Aptamers(Andrew D. Ellington .Annual Review of Analytical Chemistry (2008). Volume 1, Jul 2008)
核酸适配体
Aptamers
(from the Latin aptus - fit, and Greek meros - part)
核酸适体（Nucleic Acid aptamers） 多肽适配体（Peptide aptamers）
什么是核酸适配体？
核酸适配体是具有稳定的二级结构，能够和靶标分子特异性结合 的，人工合成的核酸。它可以是RNA 也可以是DNA，长度一般 为25~60个核苷酸。它是一系列单链核酸分子，与长度相同的特 异靶分子相结合，特异性如同抗体一样，对可结合的配体有严格 的识别能力和高度的亲和力。核酸适配体可以结合的靶分子有小 分子、蛋白、细菌、病毒、细胞和组织等。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
核酸适配体的第一个临床应用
2005年12月20日，美国FDA宣布批准哌加他 尼钠注射液（Macugen）用于治疗眼科疾病 新生血管型（湿性）老年黄斑病变（AgeRelated Macular Degeneration，AMD）患 者的视力缓慢丧失。
活动的RNA序列。
生命活动的基础是什么？-Binding!
如果我们都能找出一个有相当强亲和性和特异性的RNA序列，那 我们就向证明"RNA起源说"迈出了一步。
1990年，两个研究组几乎同时用T4 DNA polymerase与几种有机 染料做靶分别筛选出了特异性结合的RNA分子，并把这种RNA叫做 aptamer。
SELEX筛选流程
首先，确立筛选方法。根据不同的配体选择具有不同特性的适配 体并以此确定具体酸 的随机序列库，随机序列的两端为固定序列，是之后PCR循环中 要用的，如果是筛选RNA-aptamer，要在5´端引物中加上一段T7 启动子，以便识别转录过程中所需要的T7 RNA聚合酶，把靶分 子加入到该库中，充分结合后，将与靶分子结合的寡核苷酸序列 分离出来。
自然界中Aptamer存在的证据： Riboswitches
Riboswitches: the oldest mechanism for the regulation of gene expression
核糖开关是2002年，由耶鲁大学的分子生物学家 Ronald Breaher和他的同事在受Andrew等人的研究成果启 发下发现并命名的，它是能够与代谢物或其他小分子配体 结合，通过构象变化调控目的基因转录或翻译的RNA结构元 件。
核酸适配体的筛选策略
核酸适配体的体外筛选是利用SELEX技术（Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) ） 来完成的，SELEX是指数富集配体系统进化的简称，它的 基本原理就是就是利用分子生物基(aptamer) ，经反复扩增、筛选数个循环， 即可使与该靶分子特异结合的寡核苷酸序列得到富集。
Macugen是一种选择性血管内皮生产因子 （vascular endothelial growth factor， VEGF）拮抗剂。
核酸适配体的化学本质与识别 机理
核酸适配体的化学本质是核酸，它与配体的结合是基于单 链核酸结构和空间构象的多样性。在靶分子存在的条件下， 它可通过链内某些互补碱基间的配对以及静电作用、氢键 作用等自身发生适应性折叠形成发卡(hairpin)、假结 (pseudoknot)、凸环(stem loop)、G2四分体(G2quartet)等稳 定的三维空间结构。这样形成的适配体结构与靶分子之间 有较大的接触面积，能与靶物质的紧密结合，具有高亲和 力和高特异性。
核酸适配体概念的提出
1989年，悉尼·奥尔特曼、托马斯·切赫因为对RNA的催化 作用的研究共同获得诺贝尔化学奖。
支持RNA为生命起源假说的可能证据：
如果我们能找到完全或者主要依赖RNA进行生命活动的生物； 如果在现存生物的基因组里找到负责基本生命活动的功能
性RNA的"痕迹"； 如果我们能够从随机RNA序列库中筛选到能够完成基本生命
1992年Ellington和Szostak又用相似的方法筛选出了可以和靶分 子特异性结合的单链DNA分子，从而证明了单链DNA也可以折叠成 特殊的三维结构，并暗示DNA可能也会具有催化活性。
1Tuerk C, Gold L. 1990. Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase. Science 249:505–10； 2 Ellington AD, Szostak JW. 1990. In vitro selection of RNA molecules that bind specificligands. Nature 346:818–22
Structure of an RNA aptamer specific for biotin. The aptamer surface and backbone are shown in yellow. Biotin (spheres) fits snugly into a cavity of the RNA surface
Aptamer巨大的应用前景
APTAMERS: AN EMERGING CLASS OF THERAPEUTICS（.Annu. Rev. Med. 2005. 56:555–83）
Analytical Applications of Aptamers(Andrew D. Ellington .Annual Review of Analytical Chemistry (2008). Volume 1, Jul 2008)
核酸适配体
Aptamers
(from the Latin aptus - fit, and Greek meros - part)
核酸适体（Nucleic Acid aptamers） 多肽适配体（Peptide aptamers）
什么是核酸适配体？
核酸适配体是具有稳定的二级结构，能够和靶标分子特异性结合 的，人工合成的核酸。它可以是RNA 也可以是DNA，长度一般 为25~60个核苷酸。它是一系列单链核酸分子，与长度相同的特 异靶分子相结合，特异性如同抗体一样，对可结合的配体有严格 的识别能力和高度的亲和力。核酸适配体可以结合的靶分子有小 分子、蛋白、细菌、病毒、细胞和组织等。
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
核酸适配体的第一个临床应用
2005年12月20日，美国FDA宣布批准哌加他 尼钠注射液（Macugen）用于治疗眼科疾病 新生血管型（湿性）老年黄斑病变（AgeRelated Macular Degeneration，AMD）患 者的视力缓慢丧失。
活动的RNA序列。
生命活动的基础是什么？-Binding!
如果我们都能找出一个有相当强亲和性和特异性的RNA序列，那 我们就向证明"RNA起源说"迈出了一步。
1990年，两个研究组几乎同时用T4 DNA polymerase与几种有机 染料做靶分别筛选出了特异性结合的RNA分子，并把这种RNA叫做 aptamer。
SELEX筛选流程
首先，确立筛选方法。根据不同的配体选择具有不同特性的适配 体并以此确定具体酸 的随机序列库，随机序列的两端为固定序列，是之后PCR循环中 要用的，如果是筛选RNA-aptamer，要在5´端引物中加上一段T7 启动子，以便识别转录过程中所需要的T7 RNA聚合酶，把靶分 子加入到该库中，充分结合后，将与靶分子结合的寡核苷酸序列 分离出来。
自然界中Aptamer存在的证据： Riboswitches
Riboswitches: the oldest mechanism for the regulation of gene expression
核糖开关是2002年，由耶鲁大学的分子生物学家 Ronald Breaher和他的同事在受Andrew等人的研究成果启 发下发现并命名的，它是能够与代谢物或其他小分子配体 结合，通过构象变化调控目的基因转录或翻译的RNA结构元 件。
核酸适配体的筛选策略
核酸适配体的体外筛选是利用SELEX技术（Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) ） 来完成的，SELEX是指数富集配体系统进化的简称，它的 基本原理就是就是利用分子生物基(aptamer) ，经反复扩增、筛选数个循环， 即可使与该靶分子特异结合的寡核苷酸序列得到富集。
Macugen是一种选择性血管内皮生产因子 （vascular endothelial growth factor， VEGF）拮抗剂。
核酸适配体的化学本质与识别 机理
核酸适配体的化学本质是核酸，它与配体的结合是基于单 链核酸结构和空间构象的多样性。在靶分子存在的条件下， 它可通过链内某些互补碱基间的配对以及静电作用、氢键 作用等自身发生适应性折叠形成发卡(hairpin)、假结 (pseudoknot)、凸环(stem loop)、G2四分体(G2quartet)等稳 定的三维空间结构。这样形成的适配体结构与靶分子之间 有较大的接触面积，能与靶物质的紧密结合，具有高亲和 力和高特异性。
核酸适配体概念的提出
1989年，悉尼·奥尔特曼、托马斯·切赫因为对RNA的催化 作用的研究共同获得诺贝尔化学奖。
支持RNA为生命起源假说的可能证据：
如果我们能找到完全或者主要依赖RNA进行生命活动的生物； 如果在现存生物的基因组里找到负责基本生命活动的功能
性RNA的"痕迹"； 如果我们能够从随机RNA序列库中筛选到能够完成基本生命
1992年Ellington和Szostak又用相似的方法筛选出了可以和靶分 子特异性结合的单链DNA分子，从而证明了单链DNA也可以折叠成 特殊的三维结构，并暗示DNA可能也会具有催化活性。
1Tuerk C, Gold L. 1990. Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase. Science 249:505–10； 2 Ellington AD, Szostak JW. 1990. In vitro selection of RNA molecules that bind specificligands. Nature 346:818–22