核酸适配体讲述.pptx

APTAMER 适配体 Aptamers (from the Latin aptus - fit, and Greek meros - part) 核酸适配体（Nucleic Acid aptamers） 多肽适配体（Peptide aptamers） 什么是核酸适配体？ 核酸适配体是具有稳定的二级结构，能够和靶标分子特异性结合的，人工合成的核酸。它可以是RNA 也可以是DNA，长度一般为25~60个核苷酸。它是一系列单链核酸分子，与长度相同的特异靶分子相结合，特异性如同抗体一样，对可结合的配体有严格的识别能力和高度的亲和力。核酸适配体可以结合的靶分子有小分子、蛋白、细菌、病毒、细胞和组织等。 核酸适配体概念的提出 1989年，悉尼·奥尔特曼、托马斯·切赫因为对RNA的催化作用的研究共同获得诺贝尔化学奖。 支持RNA为生命起源假说的可能证据： 如果我们能找到完全或者主要依赖RNA进行生命活动的生物； 如果在现存生物的基因组里找到负责基本生命活动的功能性RNA的痕迹； 如果我们能够从随机RNA序列库中筛选到能够完成基本生命活动的RNA序列。 生命活动的基础是什么？--Binding! 如果我们都能找出一个有相当强亲和性和特异性的RNA序列，那我们就向证明RNA起源说迈出了一步。 1990年，两个研究组几乎同时用T4 DNA polymerase与几种有机染料做靶分别筛选出了特异性结合的RNA分子，并把这种RNA叫做aptamer。 1992年Ellington和Szostak又用相似的方法筛选出了可以和靶分子特异性结合的单链DNA分子，从而证明了单链DNA也可以折叠成特殊的三维结构，并暗示DNA可能也会具有催化活性。 1Tuerk C, Gold L. 1990. Systematic evolution of ligands by exponential enrichment: RNA ligands to bacteriophage T4 DNA polymerase. Science 249:505–10； 2 Ellington AD, Szostak JW. 1990. In vitro selection of RNA molecules that bind specificligands. Nature 346:818–22 自然界中Aptamer存在的证据：Riboswitches Riboswitches: the oldest mechanism for the regulation of gene expression 核糖开关是2002年，由耶鲁大学的分子生物学家Ronald??Breaher和他的同事在受Andrew等人的研究成果启发下发现并命名的，它是能够与代谢物或其他小分子配体结合，通过构象变化调控目的基因转录或翻译的RNA结构元件。 Aptamer巨大的应用前景 APTAMERS: AN EMERGING CLASS OF THERAPEUTICS（.Annu. Rev. Med. 2005. 56:555–83） Analytical Applications of Aptamers(Andrew D. Ellington .Annual Review of Analytical Chemistry (2008). Volume 1, Jul 2008) 核酸适配体的第一个临床应用 2005年12月20日，美国FDA宣布批准哌加他尼钠注射液（Macugen）用于治疗眼科疾病新生血管型（湿性）老年黄斑病变（Age-Related Macular Degeneration，AMD）患者的视力缓慢丧失。 Macugen是一种选择性血管内皮生产因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）拮抗剂。 核酸适配体的化学本质与识别机理 核酸适配体的化学本质是核酸，它与配体的结合是基于单链核酸结构和空间构象的多样性。在靶分子存在的条件下，它可通过链内某些互补碱基间的配对以及静电作用、氢键作用等自身发生适应性折叠形成发卡(hairpin)、假结(pseudoknot)、凸环(stem loop)、G2四分体(G2quartet)等稳定的三维空间结构。这样形成的适配体结构与靶分子之间有较大的接触面积，能与靶物质的紧密结合，具有高亲和力和高特异性。 经过SELEX技术反复筛选的适配体能与靶分子以极高的亲和力和特异性相结。核酸适体与靶物质亲和力极高，kd值多在pmol/L-nmol/L之间。 Structure of an RNA aptamer specific for biotin. The aptamer surface and backbone are shown i