靶向G-四链体荧光探针设计及其应用研究
发布时间：2021-06-19 08:54
G-四链体是由富含鸟嘌呤碱基的DNA或RNA序列通过Hoogsteen氢键作用形成的一种特殊的核酸二级结构。其广泛存在于原癌基因和人端粒DNA的启动子区域。G-四链体因其结构的特殊性,使其具有潜在生物学价值,因此设计和发展G-四链体荧光探针尤其是适用于活细胞中G-四链体检测探针,对生物医学方面仍然具有巨大意义。围绕靶向G-四链体荧光探针设计及其应用研究,主要包括以下方面:设计并合成了一款特异性识别G-四链体的新型菁染料探针SCY-3。通过紫外-可见光谱和荧光光谱等方法表征了它能够特异性地与DNA G-四链体作用,而与其它DNA结构和其它生物活性分子几乎不作用。同时利用Job Plot和荧光淬灭实验证明了其与DNA G-四链体的结合模式为:SCY-3通过末端堆积的方式1:1的结合在G-四链体的5′端。利用菁染料SCY-3能够对G-四链体特异性识别的性质,将其应用到细胞中,并实时监测溶酶体自噬。该探针能够对经过细胞自噬后从线粒体经过内吞作用进入溶酶体中的线粒体G-四链体进行特异性识别,随着细胞自噬的进行,SCY-3的荧光强度逐渐增强,由此实现了对溶酶体自噬的实时监测。利用菁染料MTC对G-...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-四链体的结构和构象[2]
第1章文献综述-3-图1G-四链体的结构和构象[2]Fig.1StructureandconformationofG-quadruplex[2]1.2G-四链体生理功能G-四链体主要分布在端粒和启动子区域，各个区域的生理功能各不相同。1.2.1端粒G-四链体端粒是真核生物染色体末端的结构，包括重复的DNA序列及其各种相关蛋白（庇护蛋白复合物），维持端粒必需的POT1和TRF2，保护端粒DNA免受DNA修复机制的影响，并且还可以调节哺乳动物的端粒酶活性[16]。端粒区域G-四链体由重复序列(TTAGGG)n组成，末端有30个突出端（200±75个核苷酸）[17-18]。端粒序列的长度随着DNA复制而逐渐缩短，从而限制了细胞的生长和增殖[19]。图2端粒区域G-四链体结构形成抑制端粒酶结合DNA引物示意图[19]Fig.2IllustrationofindirecttelomeraseinhibitionbyG-quadruplexstabilizingagentsattelomere[19]
′突出端区域的异常加工可能会赋予细胞永生性，因此端粒G-四链体被认为是潜在的抑制端粒酶阳性肿瘤细胞的生物医学靶点[20]。1.2.2启动子区域G-四链体生物信息学序列分析表明在人类基因组中也有存在能够形成G-四链体的富含鸟嘌呤的区域[21-22]。此外，在基因转录起始位点上游1kb处的启动子区域富集了大量能够形成平行G-四链体的序列，这些启动子G-四链体形成与核酸酶超敏位点密切相关。目前推测这种基于启动子的G-四链体包括c-myc[23]、VEGF[24]、HIF-1α[25]、bcl-2[26]等可能在转录水平上直接参与基因调控。图3C-myc启动子区域G-四链体调控基因表达示意图[27]Fig.3IllustrationofG-quadruplexformedinc-mycpromoterregulationofthegeneexpression[27]C-myc是一个多功能转录因子，对调节真核细胞的生长、增殖、分化和凋亡起着至关重要的作用。在细胞中c-myc既可以充当一些参与细胞增殖基因的转录激活因子，也可以同时充当其他参与生长停滞的基因的转录抑制因子[27]。最近研究发现c-myc在细胞中的过度表达在各种人类恶性肿瘤（尤其是80%的实体瘤）中都有发生，因此促进c-myc基因的下调是一种有效的癌症治疗方法[23]。血管内皮生长因子（VEGF）可以刺激新血管的形成，从而为原位肿瘤部位提供生长充足的氧气和营养，进而促进癌细胞的增殖[28]。位于转录起始位点上游969~975个核苷酸处的激素反应序列（HRE，5′-ATACGTG-3′）可以调节VEGF基因的转录，以及靶向该基因的吡咯-咪唑聚酰胺（PIP），该序列通过干扰HRE结合转录因子（HIF-α）的结合而抑制VEGF基因表达[29]。原癌基因c-kit启动子编码酪氨酸激酶受体，其功能是调节控制细胞的生长和增殖的信号[30]。格列卫（伊马替尼）是一种有效的c-kit激酶活性的体外和体内抑制剂，在临
本文编号：3237509
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-四链体的结构和构象[2]
第1章文献综述-3-图1G-四链体的结构和构象[2]Fig.1StructureandconformationofG-quadruplex[2]1.2G-四链体生理功能G-四链体主要分布在端粒和启动子区域，各个区域的生理功能各不相同。1.2.1端粒G-四链体端粒是真核生物染色体末端的结构，包括重复的DNA序列及其各种相关蛋白（庇护蛋白复合物），维持端粒必需的POT1和TRF2，保护端粒DNA免受DNA修复机制的影响，并且还可以调节哺乳动物的端粒酶活性[16]。端粒区域G-四链体由重复序列(TTAGGG)n组成，末端有30个突出端（200±75个核苷酸）[17-18]。端粒序列的长度随着DNA复制而逐渐缩短，从而限制了细胞的生长和增殖[19]。图2端粒区域G-四链体结构形成抑制端粒酶结合DNA引物示意图[19]Fig.2IllustrationofindirecttelomeraseinhibitionbyG-quadruplexstabilizingagentsattelomere[19]
′突出端区域的异常加工可能会赋予细胞永生性，因此端粒G-四链体被认为是潜在的抑制端粒酶阳性肿瘤细胞的生物医学靶点[20]。1.2.2启动子区域G-四链体生物信息学序列分析表明在人类基因组中也有存在能够形成G-四链体的富含鸟嘌呤的区域[21-22]。此外，在基因转录起始位点上游1kb处的启动子区域富集了大量能够形成平行G-四链体的序列，这些启动子G-四链体形成与核酸酶超敏位点密切相关。目前推测这种基于启动子的G-四链体包括c-myc[23]、VEGF[24]、HIF-1α[25]、bcl-2[26]等可能在转录水平上直接参与基因调控。图3C-myc启动子区域G-四链体调控基因表达示意图[27]Fig.3IllustrationofG-quadruplexformedinc-mycpromoterregulationofthegeneexpression[27]C-myc是一个多功能转录因子，对调节真核细胞的生长、增殖、分化和凋亡起着至关重要的作用。在细胞中c-myc既可以充当一些参与细胞增殖基因的转录激活因子，也可以同时充当其他参与生长停滞的基因的转录抑制因子[27]。最近研究发现c-myc在细胞中的过度表达在各种人类恶性肿瘤（尤其是80%的实体瘤）中都有发生，因此促进c-myc基因的下调是一种有效的癌症治疗方法[23]。血管内皮生长因子（VEGF）可以刺激新血管的形成，从而为原位肿瘤部位提供生长充足的氧气和营养，进而促进癌细胞的增殖[28]。位于转录起始位点上游969~975个核苷酸处的激素反应序列（HRE，5′-ATACGTG-3′）可以调节VEGF基因的转录，以及靶向该基因的吡咯-咪唑聚酰胺（PIP），该序列通过干扰HRE结合转录因子（HIF-α）的结合而抑制VEGF基因表达[29]。原癌基因c-kit启动子编码酪氨酸激酶受体，其功能是调节控制细胞的生长和增殖的信号[30]。格列卫（伊马替尼）是一种有效的c-kit激酶活性的体外和体内抑制剂，在临
本文编号：3237509
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