物理化学学报 >> 2022, Vol. 38 >> Issue (4): 2004017.doi: 10.3866/PKU.WHXB202004017
收稿日期:
2020-04-04
录用日期:
2020-05-21
发布日期:
2020-05-27
通讯作者:
李晓宏
E-mail:lxhxiao@bnu.edu.cn
基金资助:
Wei Zhou, Yunchao Li, Louzhen Fan, Xiaohong Li()
Received:
2020-04-04
Accepted:
2020-05-21
Published:
2020-05-27
Contact:
Xiaohong Li
E-mail:lxhxiao@bnu.edu.cn
About author:
Xiaohong Li, Email: lxhxiao@bnu.edu.cn; Tel.: +86-10-58802741Supported by:
摘要:
富G碱基的DNA序列在离子诱导下可形成G-四链体(G4),基于这一构型转化设计了大量的传感检测平台。其中的荧光检测平台是基于G4与荧光小分子的相互作用。但是,G4与荧光小分子的有效结合依赖于G4构型和体系中存在的离子种类和离子浓度,尤其是高Na+浓度(140 mmol·L-1)。那么如何实现G4与荧光小分子普适性地有效结合,并不依赖于体系中的Na+和Na+浓度,是一个难题。在本研究中,以最简单的富G DNA序列凝血酶适体链TBA (thrombin binding aptamer)为例,在3’端和5’端分别增加10个碱基(TBA-10 bp),K+诱导TBA-10 bp形成K+稳定TBA (K+-TBA,G4)并衔接含有10个互补碱基对的双链DNA (K+-TBA-10 bp)。相较于K+-TBA,硫磺素T与K+-TBA-10 bp结合后的荧光强度增加了100倍,相互作用强度增加了1000倍,而且与体系中的Na+ (5-140 mmol·L-1)无关。结合荧光光谱,紫外吸收光谱和圆二色光谱发现硫磺素T特异性的嵌合于K+-TBA和双链DNA衔接处的空腔内。有趣的是,这一结合模式不受G4构型的影响。该研究结果为研究G4与荧光小分子的有效结合提供了新视角,也为拓展G4在生物功能和生化检测领域的应用提供了实验依据。
MSC2000:
周蔚, 李运超, 范楼珍, 李晓宏. 硫黄素T与侧翼连接双链DNA的G-四链体高特异性作用[J]. 物理化学学报, 2022, 38(4): 2004017.
Wei Zhou, Yunchao Li, Louzhen Fan, Xiaohong Li. Thioflavin T Specifically Binding with G-Quadruplex Flanked by DoubleStranded DNA[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2022, 38(4): 2004017.
表1
本文中用到的DNA序列"
DNA Name | DNA Sequence a |
TBA | 5’-GGTTGGTGTGGTTGG-3’ |
DNA (1) | 5’- ATATTATAAA-3’ |
DNA (2) | 5’- TTTATAATAT-3’ |
TBA-10 bp | 5’-ATATTATAAAGGTTGGTGTGGTTGGTTTAT AATAT- 3’ |
TBA-2 bp | 5’-AAGGTTGGTGTGGTTGGTT- 3’ |
TBA-4 bp | 5’-TAAAGGTTGGTGTGGTTGGTTTA- 3’ |
TBA-8 bp | 5’-ATTATAAAGGTTGGTGTGGTTGGTTTATAAT-3’ |
TBA-18 bp | 5'-ATAATATTATATTATAAAGGTTGGTGTGGTT GGTTTATAATATAATATTAT- 3’ |
TBA-10 bp-AA | 5’-ATATTATAAAGGTTGGTGTGGTTGGATTAT AATAT- 3’ |
TBA-10 bp-TT | 5’-ATATTATAATGGTTGGTGTGGTTGGTTTAT AATAT- 3’ |
TBA-10 bp-CC | 5’-ATATTATAACGGTTGGTGTGGTTGGCTTAT AATAT- 3’ |
TBA-10 bp-TA | 5’-ATATTATAATGGTTGGTGTGGTTGGATTAT AATAT- 3’ |
TBA-10 bp-CG | 5’-ATATTATAACGGTTGGTGTGGTTGGGTTAT AATAT- 3’ |
TBA-10 bp-GC | 5’-ATATTATAAGGGTTGGTGTGGTTGGCTTAT AATAT- 3’ |
1 |
Davis J. T. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 668.
doi: 10.1002/anie.200300589 |
2 |
Maizels N. Nat. Struct. Mol. Biol. 2006, 13, 1055.
doi: 10.1038/nsmb1171 |
3 |
Sun H. ; Li X. ; Li Y. ; Fan L. ; Kraatz H. B. Analyst 2013, 138, 856.
doi: 10.1039/c2an36564b |
4 |
Xu L. ; Shen X. ; Hong S. ; Wang J. ; Zhang Y. ; Wang H. ; Zhang J. ; Pei R. Chem. Commun. 2015, 51, 8165.
doi: 10.1039/c5cc01590a |
5 |
Liu J. ; Lu Y. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6642.
doi: 10.1021/ja034775u |
6 |
Li C. L. ; Liu K. T. ; Lin Y. W. ; Chang H. T. Anal. Chem. 2011, 83, 225.
doi: 10.1021/ac1028787 |
7 |
Kim H. N. ; Ren W. X. ; Kim J. S. ; Yoon J. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 3210.
doi: 10.1039/c1cs15245a |
8 |
Hwang K. ; Wu P. ; Kim T. ; Lei L. ; Tian S. ; Wang Y. ; Lu Y. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 13798.
doi: 10.1002/anie.201408333 |
9 |
Yang L. ; Qing Z. ; Liu C. ; Tang Q. ; Li J. ; Yang S. ; Zheng J. ; Yang R. ; Tan W. Anal. Chem. 2016, 88, 9285.
doi: 10.1021/acs.analchem.6b02667 |
10 |
Yang J. ; Dou B. ; Yuan R. ; Xiang Y. Anal. Chem. 2016, 88, 8218.
doi: 10.1021/acs.analchem.6b02035 |
11 |
Liu Z. ; Luo X. ; Li Z. ; Huang Y. ; Nie Z. ; Wang H. H. ; Yao S. Anal. Chem. 2017, 89, 1892.
doi: 10.1021/acs.analchem.6b04360 |
12 |
Li X. M. ; Zheng K. W. ; Hao Y. H. ; Tan Z. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 13759.
doi: 10.1002/anie.201607195 |
13 |
Hansel-Hertsch R. ; Antonio M. D. ; Balasubramanian S. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2017, 18, 279.
doi: 10.1038/nrm.2017.3 |
14 |
Ge L. ; Wang W. ; Sun X. ; Hou T. ; Li F. Anal. Chem. 2016, 88, 9691.
doi: 10.1021/acs.analchem.6b02584 |
15 | Li X. H. ; Yu Z. ; Li Y. C. ; Ye M. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2018, 34, 1293. |
李晓宏; 于泽; 李运超; 叶明富. 物理化学学报, 2018, 34, 1293.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201804111 |
|
16 | Ou Z. Z. ; Gao Y. Y. ; Cai W. J. ; Ma T. T. ; Yi N. ; Li Z. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2019, 35, 230. |
欧植泽; 高云燕; 蔡温姣; 马拖拖; 倚娜; 李志远. 物理化学学报, 2019, 35, 230.
doi: 10.3866/PKU.WHXB201711281 |
|
17 |
Wang M. ; Wang W. ; Kang T. S. ; Leung C. H. ; Ma D. L. Anal. Chem. 2016, 88, 981.
doi: 10.1021/acs.analchem.5b04064 |
18 |
Liu Z. ; Luo X. ; Li Z. ; Huang Y. ; Nie Z. ; Wang H. H. ; Yao S. Anal. Chem. 2017, 89, 1892.
doi: 10.1021/acs.analchem.6b04360 |
19 |
Ge B. ; Huang Y. C. ; Sen D. ; Yu H. Z. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 9965.
doi: 10.1002/anie.201004946 |
20 |
Leung K. H. ; He B. ; Yang C. ; Leung C. H. ; Wang H. M. ; Ma D. L. ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 24046.
doi: 10.1021/acsami.5b08314 |
21 |
Zhang L. ; Zhu J. ; Li T. ; Wang E. Anal. Chem. 2011, 83, 8871.
doi: 10.1021/ac2006763 |
22 | Hud, N. V. Nucleic Acid-Metal Ion Interactions; Royal Society of Chemistry: Cambridge, UK, 2009. |
23 | Neidle, S.; Balasubramanian, S. Quadruplex Nucleic Acids; Royal Society of Chemistry: Cambridge, UK, 2006; Vol. 7. |
24 |
Kong D. M. ; Ma Y. E. ; Guo J. H. ; Yang W. ; Shen H. X. Anal. Chem. 2009, 81, 2678.
doi: 10.1021/ac802558f |
25 |
Li T. ; Wang E. ; Dong S. Anal. Chem. 2010, 82, 7576.
doi: 10.1021/ac1019446 |
26 |
Liu L. ; Shao Y. ; Peng J. ; Huang C. ; Liu H. ; Zhang L. Anal. Chem. 2014, 86, 1622.
doi: 10.1021/ac403326m |
27 |
Hu M. H. ; Zhou J. ; Luo W. H. ; Chen S. B. ; Huang Z. S. ; Wu R. ; Tan J. H. Anal. Chem. 2019, 91, 2480.
doi: 10.1021/acs.analchem.8b05298 |
28 |
Wang M. ; Wang W. ; Kang T. S. ; Leung C. H. ; Ma D. L. Anal. Chem. 2016, 88, 981.
doi: 10.1021/acs.analchem.5b04064 |
29 |
Wu S. ; Wang L. ; Zhang N. ; Liu Y. ; Zheng W. ; Chang A. ; Wang F. ; Li S. ; Shangguan D. Chem. -Eur. J. 2016, 22, 6037.
doi: 10.1002/chem.201505170 |
30 |
Zhao D. ; Dong X. ; Jiang N. ; Zhang D. ; Liu C. Nucleic Acids Res. 2014, 42, 11612.
doi: 10.1093/nar/gku833 |
31 |
Renaud de la Faverie A. ; Guedin A. ; Bedrat A. ; Yatsunyk L. A. ; Mergny J. L. Nucleic Acids Res. 2014, 42, e65.
doi: 10.1093/nar/gku111 |
32 |
Mohanty J. ; Barooah N. ; Dhamodharan V. ; Harikrishna S. ; Pradeepkumar P. I. ; Bhasikuttan A. C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 367.
doi: 10.1021/ja309588h |
33 |
Zhou W. ; Yu Z. ; Ma G. ; Jin T. ; Li Y. ; Fan L. ; Li X. Analyst 2019, 144, 2284.
doi: 10.1039/C8AN02430H |
34 |
De Rache A. ; Kejnovska I. ; Vorlickova M. ; Buess-Herman C. Chem. -Eur. J. 2012, 18, 4392.
doi: 10.1002/chem.201103381 |
35 |
Vorlíčková M. ; Kejnovská I. ; Bednářová K. ; Renčiuk D. ; Kypr J. Chirality 2012, 24, 691.
doi: 10.1002/chir.22064 |
36 |
Dutta K. ; Fujimoto T. ; Inoue M. ; Miyoshi D. ; Sugimoto N. Chem. Commun. 2010, 46, 7772.
doi: 10.1039/c0cc00710b |
37 |
Zhang D. ; Han J. ; Li Y. ; Fan L. ; Li X. J. Phys. Chem. B 2016, 120, 6606.
doi: 10.1021/acs.jpcb.6b05002 |
38 |
Kong D. M. ; Ma Y. E. ; Guo J. H. ; Yang W. ; Shen H. X. Anal. Chem. 2009, 81, 2678.
doi: 10.1021/ac802558f |
39 |
Waller Z. A. E. ; Sewitz S. A. ; Hsu S. T. D. ; Balasubramanian S. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12628.
doi: 10.1021/ja901892u |
40 |
Zhang R. ; Cheng M. ; Zhang L. M. ; Zhu L. N. ; Kong D. M. ACS Appl. Mater. Interfaces 2018, 10, 13350.
doi: 10.1021/acsami.8b01901 |
41 |
Liu L. ; Shao Y. ; Peng J. ; Huang C. ; Liu H. ; Zhang L. Anal. Chem. 2014, 86, 1622.
doi: 10.1021/ac403326m |
[1] | 许国光, 王琪, 苏毅, 刘美男, 李清文, 张跃钢. 原位透射电镜研究正交相五氧化二铌纳米片的电化学储钠机制[J]. 物理化学学报, 2022, 38(8): 2009073 -0 . |
[2] | 王键, 尹波, 高天, 王星懿, 李望, 洪兴星, 汪竹青, 何海勇. 还原氧化石墨烯改性少层剥离石墨增强石墨基钾离子电池负极稳定性[J]. 物理化学学报, 2022, 38(2): 2012088 -0 . |
[3] | 王思岚, 杨国锐, SalmanNasir Muhammad, 王筱珺, 王嘉楠, 延卫. 磷基钠离子电池负极材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(12): 2001003 -0 . |
[4] | 陈瑶, 董浩洋, 李园园, 刘金平. 钠离子电池阵列化负极材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2021, 37(12): 2007075 -0 . |
[5] | 卢晓霞,董升阳,陈志杰,吴朗源,张校刚. 碳包覆Ti2Nb2O9纳米片的制备及其储钠性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1906024 -0 . |
[6] | 曹斌,李喜飞. 钠离子电池炭基负极材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905003 -0 . |
[7] | 徐来强,李佳阳,刘城,邹国强,侯红帅,纪效波. 无机钠离子电池固体电解质研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905013 -0 . |
[8] | 李海霞,王纪伟,焦丽芳,陶占良,梁静. 碳包覆纳米SnSb合金作为高性能钠离子电池负极材料[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1904017 -0 . |
[9] | 丁飞翔,高飞,容晓晖,杨凯,陆雅翔,胡勇胜. 高性能混合相钠离子层状负极材料Na0.65Li0.13Mg0.13Ti0.74O2[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1904022 -0 . |
[10] | 李慧,刘双宇,袁天赐,王博,盛鹏,徐丽,赵广耀,白会涛,陈新,陈重学,曹余良. Na0.44MnO2在碱性溶液中的电化学机制[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905027 -0 . |
[11] | 曹鑫鑫,周江,潘安强,梁叔全. 钠离子电池磷酸盐正极材料研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905018 -0 . |
[12] | 陈光海,白莹,高永晟,吴锋,吴川. 全固态钠离子电池硫系化合物电解质[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905009 -0 . |
[13] | 潘雯丽,关文浩,姜银珠. 聚阴离子型钠离子电池正极材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905017 -0 . |
[14] | 曾桂芳,刘以宁,顾春燕,张凯,安永灵,魏传亮,冯金奎,倪江锋. 不可燃氟代碳酸酯基钠离子电池电解液[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1905006 -0 . |
[15] | 周鹏,盛进之,高崇伟,董君,安琴友,麦立强. 原位相分离合成V2O5/Fe2V4O13纳米复合材料及其储钠性能[J]. 物理化学学报, 2020, 36(5): 1906046 -0 . |
|