小分子化合物作为Z-DNA探针及诱导剂的设计合成与生物活性研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21102108
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    田沺
  • 依托单位：
    武汉大学
  • 学科分类：
    B0702.生物分子的化学生物学
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

核酸在生物体内呈现极大的弯曲和柔性，能以多种不同构象存在,其中唯一一种左手双螺旋DNA，即Z-DNA的发现及相关研究是对核酸结构及功能研究的重要发展。Z-DNA由于其结构特殊，生物功能复杂多样且在体内处于不稳定状态，近期又发现Z-DNA的形成可能与癌症有关，因此关于它的研究一直是分子遗传学的热点。近年来化学遗传学的方法用于生物体研究为Z-DNA的研究带来了新的思路，小分子化合物作为探针研究Z-DNA成为新的方向。用化学的方法设计和合成小分子探针来研究DNA的二级结构成为又一种快速简便的方法。目前报道的Z-DNA的小分子探针及诱导剂仍然有限，我们希望通针对Z-DNA特有的构象，特殊的形成及稳定因素设计与Z-DNA亲合力强且立体选择性高的分子，并且通过修饰使之具备能对Z型构象诱导稳定且产生明显响应信号，从而为Z-DNA的形成，检测，调控及性质研究提供依据。

结项摘要

核酸是一类重要的生物大分子，是遗传信息的储存者和传递者。作为遗传物质，不仅仅是碱基顺序体现其功能，一些特殊的二级结构对于核酸功能的调控也有着极其重要的作用。Z-DNA是目前生物体内存在的唯一一种左手螺旋DNA，其与转录水平密切相关，对基因调控、染色体的重组、核小体的排列有着重要的作用。Z-DNA，由于其特殊的糖苷键构象和糖环构象所带来的特殊性质，使得对其结构功能的研究和调控，一直以来存在较多的挑战。尤其是对Z-DNA的诱导和稳定，长期以来，能在较低盐浓度下，对G/C交替核酸序列以外的DNA序列产生有效诱导和稳定作用的小分子化合物少有报道。本项目所设计的一个金属钌配合物在这方面有了较大突破，能在25mM NaCl 低盐浓度下诱导B-DNA向Z-DNA的转变，并且不局限于G/C交替的核酸序列。并且，我们发现此化合物在较高浓度下能进入细胞核，与细胞基因组DNA相互作用，与此同时，我们还在此钌配合物的基础上，进行了进一步的结构修饰，尝试与生物素、邻苯二酚等结构单元相连，用于交联及富集。此外，我们还研究了Z-DNA这种特殊二级结构与胞嘧啶表观遗传修饰之间的关系，发现胞嘧啶5-羟甲基化修饰会抑制B型到Z型的转化，而5-醛基化及5-羧基化胞嘧啶修饰会促进B型到Z型的转化。这个发现对DNA表观遗传修饰相关研究有重要意义。除了Z-DNA相关研究，我们还在核酸相关其他方向进行了拓展，包括设计一些新的基于核酸的探针体系，用于检测重要生物靶标。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Review: Advances in methodology of DNA methylation assay
综述：DNA 甲基化检测方法学的进展
  • DOI：
    10.1007/s11426-011-4318-7
  • 发表时间：
    2011-08
  • 期刊：
    Science China Chemistry
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Tian Tian;Wang ShaoRu;Wu JianGuo;Zhou Xiang
  • 通讯作者：
    Zhou Xiang
Formation of Sequence-Independent Z-DNA Induced by a Ruthenium Complex at Low Salt Concentrations
低盐浓度下钌络合物诱导形成与序列无关的 Z-DNA
  • DOI：
    10.1002/anie.201104422
  • 发表时间：
    2011-01-01
  • 期刊：
    ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION
  • 影响因子：
    16.6
  • 作者：
    Wu, Zhiguo;Tian, Tian;Zhou, Xiang
  • 通讯作者：
    Zhou, Xiang
Sensitive and Convenient Detection of microRNAs Based on Cascade Amplification by Catalytic DNAzymes
基于催化脱氧核糖核酸酶级联扩增的 microRNA 的灵敏、便捷检测
  • DOI：
    10.1002/chem.201203344
  • 发表时间：
    2013-01-01
  • 期刊：
    CHEMISTRY-A EUROPEAN JOURNAL
  • 影响因子：
    4.3
  • 作者：
    Tian, Tian;Xiao, Heng;Zhou, Xin
  • 通讯作者：
    Zhou, Xin
Advancements in Z-DNA: Development of Inducers and Stabilizers for B to Z Transition
Z-DNA 的进展：B 到 Z 转变的诱导剂和稳定剂的开发
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2012
  • 期刊：
    Current Medicinal Chemistry
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Yang, L.;Wang, S.;Tian, T.;Zhou, X.
  • 通讯作者：
    Zhou, X.
Novel Amplex Red Oxidases Based on Noncanonical DNA Structures: Property Studies and Applications in MicroRNA Detection
基于非典型 DNA 结构的新型 Amplex 红色氧化酶：特性研究及其在 MicroRNA 检测中的应用
  • DOI：
    10.1021/ac402535a
  • 发表时间：
    2014-03-18
  • 期刊：
    ANALYTICAL CHEMISTRY
  • 影响因子：
    7.4
  • 作者：
    Wang, Shaoru;Fu, Boshi;Zhou, Xiang
  • 通讯作者：
    Zhou, Xiang

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基于小分子的核酸结构探针最新研究进展
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  • 通讯作者：
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  • 通讯作者：
    周翔

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AI项目解读示例

课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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