基于榔头状核酶(HHR)和SELEX技术筛选能够感应别异亮氨酸的RNA异构核酶

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SELEX(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment,SELEX)技术即指数富集的配体系统进化技术,是一种可成熟有效并系统的进化出具有高靶标亲和力的寡核苷酸的技术。自1990年被发明以来,经过不断的改革更新构建出CE-SELEX、Flu Mag-SELEX、Capture-SELEX、Cell-SELEX等方法,并且这些方法都被广泛的应用。通过SELEX技术可以筛选出具有高靶标亲和力的适配体,适配体是可以特异与小分子结合并具有高亲和力的核酸序列,已经被广泛的应用到了各个方面,包括细胞成像、药物传送、疾病治疗、微生物检测等。目前,通过SELEX技术筛选的适配体都需要通过桥梁与核酶连接,构建一个适配体的表达平台,这种形式耗时耗力。本研究构建了一种新的SELEX方法,将表达平台整合到SELEX循环中,以此筛选的适配体含有表达平台,不需要再次构建为异构核酶,节省了时间精力等成本。目前发现,HHR是最小的天然存在的催化核酶,它由三个螺旋组成,在一个保守的环状中心相交,当正确折叠时,催化特定位置的磷酸二酯键完全断裂,生成2′,3′-环和5′-羟基末端。HHR最早被发现于植物类病毒中,通过滚环复制的形式进行扩增,目前是除了RNase P和肽基转移酶外最常见的核酶,被广泛的应用于基因检测、癌症治疗等领域。本研究是利用HHR的自我剪切特性,构建能够筛选任意靶标分子的SELEX方法,并通过筛选与L-别异亮氨酸结合并发生剪切的适配体验证方法,筛选的异构核酶可直接用于传感器的制作等。本研究前后共建立了两种SELEX方法。第一种是采用Capture-SELEX的固定RNA文库的形式将RNA文库固定于Beads上,当文库中序列与靶标分子结合时发生构象的改变从Beads上脱离,而正确折叠时会发生自我剪切,收集到的这些发生剪切的序列则为候选适配体。但是,此方法由于操作繁琐、Beads易结团沉降不好控制以及转录时对接序列的突变等问题导致循环无法进行,因此被验证失败。第二种方法将Beads等不可控因素摒弃,采用一种操作简单的方式进行筛选。完全利用RNA文库中的序列在与靶标分子结合时会发生变构剪切这一特性筛选对L-别异亮氨酸具有高特异性的适配体。此方法的实验共进行了18轮,通过缩短阳性筛选反应时间和降低L-别异亮氨酸浓度的方式将阳性筛选的条件变苛刻,从而达到降低文库的丰富度、富集候选适配体的目的。通过对第15-18轮的文库进行高通量测序并分析筛选到RNA异构核酶Seq。通过SGI、酶切反应实验等方法成功验证了Seq在与L-别异亮氨酸结合时剪切效率提高了20%,KD值为3.137μM。适配体从发现以来,被广泛的应用于基因表达的调控,然而适配体与核酶的结合确是复杂且耗时耗力的。本文就通过构建了一种操作简单、价格便宜的SELEX方法成功的将HHR用于适配体的筛选,并获得与L-别异亮氨酸特异性结合的异构核酶,不需要再次连接表达平台即可被用于调控基因表达、制备生物传感器等。为SELEX技术和适配体的发展提供了新的思路。
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