四鏈DNA結構性質的研究

《四鏈DNA結構性質的研究》是依託吉林大學，由國新華擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：四鏈DNA結構性質的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：國新華
• 依託單位：吉林大學

項目摘要

在人類基因中存在大量富含G的DNA序列，四組兩個以上相鄰的G能通過由氫鍵連線的4G平面的堆積形成四鏈結構。當相鄰G的數量以及連線相鄰G的鹼基的數量和種類不同時形成的四鏈結構不同。廣泛受到關注的是染色體端粒3'端DNA序列形成的四鏈結構，因為四鏈結構的形成可能抑制DNA鏈的增長，是腫瘤治療的靶點。然而基因中含有上萬種富含G的DNA序列，它們形成的結構和功能多數是未知的，僅有有限數量的四鏈DNA的結構被核磁和x光晶體衍射技術所揭示。20世紀80年代發明的電噴霧質譜技術，不僅可測定溶液中形成的非共價複合物，而且在測定複雜體系中形成的複合物的化學計量和不同組分中顯示優勢。我們已經用質譜研究了幾種四鏈結構，擬進一步將質譜技術與元二色譜，紫外光譜和理論模型計算結合起來，建立新的分析方法，提供新的四鏈結構和他們的生物物理學性質方面的信息。

結題摘要

這項研究的目的是建立有效的分析方法, 研究富含G和C的DNA序列所形成四鏈結構的性質,從而建立核酸序列與結構,結構與功能之間的聯繫.圍繞這一主題我們以電噴霧質譜技術為主要研究手段結合圓二色譜和分子模型模擬對一系列富含G和富含C的DNA序列進行了研究，獲得以下研究結果和結論:1、富含G的DNA序列在中性溶液和相對高濃度的一價陽離子的存在下易於形成G-四鏈結構; 富含C的DNA序列在弱酸性和一定濃度的一價陽離子存在下(比形成G-四鏈需要的濃度低)形成C-四鏈(i-motif)結構;當互補的富含G和富含C的序列共存, 在酸性條件下，主要形成i-motif結構, 在中性條件下，雙鏈結構為主; 在相同條件下幾種結構並存, 豐度取決於產物的穩定性, 產物形成的動力學和熱力學過程; 2、連續G或C兩端的非連續鹼基對四鏈結構的影響不同, 以T>A>C或G的順序穩定或促進四鏈結構的形成; 3、四分子四鏈結構由單分子逐條加合形成,複合物分子間的滑動和錯配導致多分子結構的形成; 雙分子四鏈結構可由單分子四鏈結構堆積形成,也可由兩條DNA序列相互鎖定形成;由相等連續G或C形成的單分子四鏈結構在序列兩端不存在其他鹼基的情況下易於堆積形成多分子結構，而含有不相等連續G的序列可互補形成鎖定的四鏈結構；4、分子間相互作用研究顯示類黃酮類化合物對雙鏈DNA和G-四鏈DNA具有可比擬的選擇性；綠茶中EGCG對四鏈比對雙鏈DNA有更高的選擇性，可能解釋其潛在的抗腫瘤活性；5、已經建立了幾種研究四鏈結構的方法：電噴霧質譜提供複合物分子的化學計量信息，監測反應的動力學過程；CD光譜提供分子排列結構信息；UV光譜監測複合物分子的穩定性和提供熱力學參數；分子模型模擬提供直觀分子結構信息並對實驗結果給與支持和解釋；幾種技術相互結合和補充提供了有意義四鏈結構的信息。 在項目的支持下已發表SCI研究論文四篇，兩次在國際會議宣讀研究結果，多次參加國內學術交流，已邀請四位美國質譜和核酸方面專家來訪與課題組進行學術交流，已與美國科技大學簽署了四鏈結構合作研究協定，已培養碩士研究生三名。已經初步發現由序列預測結構的規律,進一步研究結果正在驗證,拓展和整理中.