核酸适配体ppt课件

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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。
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核酸适配体的பைடு நூலகம்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。
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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。
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SELEX筛选流程
首先，确立筛选方法。根据不同的配体选择具有不同特性 的适配体并以此确定具体的苷酸的随机序列库，随机序列的两端为固定序列，是之 后PCR循环中要用的，如果是筛选RNA-aptamer，要在5´ 端引物中加上一段T7启动子，以便识别转录过程中所需要 的T7 RNA聚合酶，把靶分子加入到该库中，充分结合后， 将与靶分子结合的寡核苷酸序列分离出来。
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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。
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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。
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
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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)
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核酸适配体的筛选策略
核酸适配体的体外筛选是利用SELEX技术（Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) ）来 完成的，SELEX是指数富集配体系统进化的简称，它的基 本原理就是就是利用分子生物基(aptamer) ，经反复扩增、筛选数个循环，即 可使与该靶分子特异结合的寡核苷酸序列得到富集。
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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。
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:
APTAMER
适配体
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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）
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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。
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。
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Structure of an RNA aptamer specific for biotin. The aptamer surface and backbone are shown in yellow. Biotin (spheres) fits snugly into a cavity of the RNA surface