化學合成硒核酸用於核酸晶體生長及機理研究

《化學合成硒核酸用於核酸晶體生長及機理研究》是依託四川大學，由黃震擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：化學合成硒核酸用於核酸晶體生長及機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃震
• 依託單位：四川大學

項目摘要

X-光晶體結構生物學對於核酸結構測定和功能研究極其重要。然而，核酸晶體生長是其結構測定的一大障礙。由於核酸分子動態性很強、是柔軟的、並且分子帶有高聚集的電荷，所以核酸分子很難有序排列堆積成為晶體，並提供高分辨衍射結果。我們的研究結果表明，硒衍生化的DNA和RNA（硒核酸）可以促進核酸晶體生長, 並且可以得到高質量的晶體。我們推斷這是由於重量相當於氧原子5倍的硒原子減少了核酸分子的動態性，提高了核酸分子的剛性，並分散了核酸分子的電荷。基礎此，我們提出研究假說：通過化學合成進行定點、定位、定原子取代，來引入硒原子替代核酸氧原子，硒原子引入核酸分子後可以被用來加強每一個核苷酸不同的區域對分子有效堆積和結晶的影響。硒的引入還能加強晶體中核酸分子間的范德華力和相互作用，從而可以幫助晶體較快生長。硒核酸將帶來核酸及核酸-蛋白結構生物學和核酸轉化生物醫學的革命性推動。

結題摘要

晶體生長是核酸晶體結構生物學上的一大世界難題。我們在核酸中通過對氧原子的選擇性取代來定點定位引入硒原子，硒修飾的核酸即是硒核酸，並且核酸的特異性硒修飾對核酸自身的天然結構幾乎沒有影響和改變，但其硒核酸功能和特性卻大大提高。然而，核酸分子帶有負電荷、易酶水解、構象多樣性以及製備的核酸分子不均一性，核酸分子很難有序排列堆積成為晶體。然而，我們研究發現硒原子可有效地分散核酸的電荷，增強核酸分子的酶水解，降低其構象多樣性，硒原子可提高製備核酸的純度和均一性，加強分子內和分子間的弱相互作用，提高分子晶體有序堆積的速度和質量。這些研究支持了我們的假說：引入硒原子替代核酸氧原子，從而用硒原子來強化分子有效堆積和結晶。總之，通過核酸的硒原子修飾，我們可望在將來實現有效地和常規地解決核酸及其蛋白複合物晶體生長這一世界難題。