面向DNA/RNA化学修饰的结构生物信息学研究

发布时间：2022-01-04 10:17

　　DNA和RNA是生物体内重要的大分子。DNA是生命体遗传信息的主要载体；RNA经由DNA转录产生，行使多种生物学功能。天然的DNA/RNA会发生化学修饰来调控其功能，这些调控机理的阐明将有助于研发新的实验技术和治疗手段。本文分别通过结构生物信息学方法研究硫修饰对DNA螺旋稳定性的影响以及异核苷修饰对RNA干扰结构和功能的影响。DNA骨架硫修饰是近年来发现的一种新的内源化学修饰，但其结构和功能并不清楚。本课题首先以分子力学方法对手性硫修饰二核苷及未修饰二核苷做构象搜索，并进一步用量化方法优化；然后测量每个局部最优结构的骨架结构，构建基于骨架结构的能量打分函数；最后收集NDB数据库中DNA的骨架结构数据，利用能量打分函数评估手性硫修饰对DNA螺旋性的影响。结果表明，自然存在的R构型硫修饰会导致B构型DNA螺旋不稳定。RNA干扰技术中常用各种化学修饰方法提高双链siRNA在体内的稳定性和药物传递效率。本课题通过分子模拟的方法考察异核苷修饰对Ago蛋白和siRNA复合物结构的影响。结果表明，不同异核苷修饰会影响Ago蛋白中PAZ亚基的开合运动模式，从而影响siRNA切割产物的释放，进而影响RN... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 DNA 的双螺旋结构
    1.2 DNA 的化学修饰
    1.3 RNA 干扰
    1.4 DNA/RNA 的结构生物信息学研究
        1.4.1 结构生物信息学研究的原理
        1.4.2 DNA/RNA 的结构生物信息学分析
        1.4.3 结构生物信息学方法的不足
第二章 手性硫修饰对 DNA 螺旋性的影响
    2.1 DNA 硫修饰的发现
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 硫修饰模型的建立和构象集的制备
        2.2.2 测定硫代磷酸基团的 pKa
        2.2.3 能量打分函数的构建
        2.2.4 DNA 结构数据的收集与虚拟硫修饰
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 硫代磷酸基团的 pKa 滴定
        2.3.2 硫修饰二核苷的构象分析
        2.3.3 构建能量对于骨架二面角的打分函数
        2.3.4 采用打分函数评估 NDB 数据库中的双螺旋结构
        2.3.5 硫修饰 DNA 结构可能存在形式的猜想
    2.4 总结与展望
第三章 异核苷修饰对 RNA 干扰的影响
    3.1 异核苷的结构与特性
    3.2 实验材料与方法
        3.2.1 计算模型的选择
        3.2.2 初始结构的构建
        3.2.3 Ago/siRNA 复合物的分子动力学模拟
        3.2.4 Ago/siRNA 复合物的轨迹分析
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 Ago/siRNA 体系的稳定性
        3.3.2 Ago 蛋白的主成份分析
        3.3.3 RISC 与 ssRNA 的结合自由能分析
        3.3.4 实验测定异核苷的 RNAi 活性
    3.4 总结与展望
第四章 全文总结
参考文献
附录1 模型6各优势构象的骨架二面角及其在分别在PBE1PBE、M06和MP2方法，6-31+G(2df)基组，CPCM 水溶剂模型下计算的能量(Hartree)和对应与全局最优构象的相对能量(kcal/mol)
附录2 模型7各优势构象的骨架二面角及其在分别在PBE1PBE、M06和MP2方法，6-31+G(2df)基组，CPCM 水溶剂模型下计算的能量(Hartree)和对应与全局最优构象的相对能量(kcal/mol)
附录3 模型8各优势构象的骨架二面角及其在分别在PBE1PBE、M06和MP2方法，6-31+G(2df)基组，CPCM 水溶剂模型下计算的能量(Hartree)和对应与全局最优构象的相对能量(kcal/mol)
附录4 构建能量-二面角回归方程的 Matlab 程序
附录5 Amber11 分子动力学模拟输入文件
附录6 ptraj 主成份分析输入文件
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]几种解离常数测定方法的比较与评价[J]. 董国胜.  安全、健康和环境. 2010(10)



本文编号：3568165