近日，工學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系程明攀教授團(tuán)隊(duì)在權(quán)威期刊Angewandte Chemie International Edition在線發(fā)表題為“Deciphering and Predicting Thermal and pH Stabilities of Triplex DNA under Multifactorial Conditions”的最新研究成果。我校2023級碩士研究生張世龍為本文第一作者，巴黎綜合理工學(xué)院Jean-Louis Mergny和程明攀教授為本文的共同通訊作者，中國藥科大學(xué)為論文第一通訊單位。
三鏈體DNA作為一種重要的非典型DNA結(jié)構(gòu)，在基因調(diào)控和疾病發(fā)生機(jī)制等生理過程中扮演著重要角色。此外，TFO可以靶向目標(biāo)雙鏈DNA形成穩(wěn)定的三鏈體結(jié)構(gòu)，進(jìn)而調(diào)節(jié)目標(biāo)基因表達(dá)，因此也是一類重要的核酸藥物。作為環(huán)境敏感型核酸結(jié)構(gòu)，三鏈體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性同時(shí)受到酸堿度、離子強(qiáng)度和溫度的影響。然而以往研究三鏈體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性時(shí)，往往僅考慮這三個(gè)因素中的兩個(gè)，缺乏綜合評估其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的有效手段，同時(shí)也沒有預(yù)測三鏈體結(jié)構(gòu)在不同環(huán)境條件下的數(shù)學(xué)模型。
為了解決以上科學(xué)問題，該研究首先開發(fā)了一種新型高通量的五維熒光共振能量轉(zhuǎn)移熔解退火實(shí)驗(yàn)（5DFRETMA）方法，測試了不少于414種環(huán)境因素組合條件下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)熱穩(wěn)定性與酸堿度之間，以及pH穩(wěn)定性與溫度之間均存在單調(diào)負(fù)相關(guān)關(guān)系。而離子強(qiáng)度對三鏈體穩(wěn)定性具有雙重影響：其能夠增強(qiáng)A?T Hoogsteen堿基對的穩(wěn)定性，同時(shí)破壞G?C+ Hoogsteen堿基對的穩(wěn)定。總體上，隨著三鏈體中G?C+含量的增加，三鏈體穩(wěn)定性與離子強(qiáng)度之間的關(guān)系，逐漸從單調(diào)正相關(guān)轉(zhuǎn)變?yōu)閱握{(diào)負(fù)相關(guān)。基于5DFRETMA獲得大量穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，研究團(tuán)隊(duì)成功在國際上首次建立了預(yù)測模型，能夠定量預(yù)測在多因素條件下的三鏈體熱和pH穩(wěn)定性。這項(xiàng)工作深化了學(xué)術(shù)界對三鏈體DNA在生物學(xué)復(fù)雜環(huán)境中發(fā)揮各種生理功能的機(jī)制理解，也為合理設(shè)計(jì)基因靶向治療藥物和合成生物學(xué)應(yīng)用提供了工具。
該工作得到國家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、江蘇特聘教授、江蘇省前沿技術(shù)研發(fā)計(jì)劃、江蘇省雙創(chuàng)團(tuán)隊(duì)和我校高層次人才計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202507190
解析與預(yù)測三鏈體DNA穩(wěn)定性的示意圖
（供稿單位：工學(xué)院，撰寫人：朱功春，審稿人：劉帆）
