开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
鸟嘌呤(G)四联体,又称作G-quadruplex或G4等,广泛存在于生物体基因组中。它是由富含G串联重复序列的DNA或RNA折叠形成的一种高级结构。相同或不同平面的G主要是以CGC三联体形式,通过Hoogsteen氢键相互连接形成一种更加稳定的二级结构【1】,每一个G与邻近的碱基形成两个Hoogsteen氢键,它自身既是氢键的供体也是氢键的受体。
在人类基因组中,许多基因的关键调控区域都含有能够形成G4结构的富G序列。这类基因组称为G4家族,这一家族主要包括转录调控因子、生长因子、生长因子受体及信号转导因子等癌基因和染色体端粒DNA,它们在细胞生长、增殖、凋亡、衰老及肿瘤的形成和发展过程中起着重要作用。G4现已作为潜在的靶标位点用于人类疾病治疗,研究证明G4的形成或拆散实际上是一个生物开关,能参与表观遗传调控。
RNA富G序列能形成稳定的G-四链体结构。早在1991年人们就发现了大肠杆菌5S核糖RNA的一段含有UG4U的富G序列在K 条件下能形成稳定的G-四链体结构。后来,Lingner课题组发现由RNA聚合酶Ⅱ转录端粒DNA富C序列得到的端粒重复序列RNA(TERRA)也能形成稳定的RNAG-四链体结构。更为重要的是,mRNA和非编码RNAG-四链体的发现,以及TERRAG-四链体研究中的重要进展,使得RNAG-四链体开始引起了科学家们的关注。
然而,目前以RNA为靶点进行研究的G4配体报道不多,都集中在端粒区域,包括端粒RNA-G4和端粒保护蛋白TRF2的5-UTR区G4。因此,设计和合成针对RNA-G4的小分子配体具有一定的研究意义。
课题组前期发现RNA上的表观遗传修饰m6A与RNA-G4可能存在调控关系,之后将深入研究m6A表观修饰对RNA-G4结构的影响以及RNA-G4的形成或拆散对m6A的作用。实验前期计划设计合成小分子化合物,作为RNA-G4的小分子配体,探究小分子配体与RNA-G4的相互作用,后期将会研究是否能通过G4动态结构的转换来调控m6A表观修饰从而控制癌症等重大疾病的发生发展。
本课题后期将基于RNA表观遗传学来展开。RNA的表观遗传具体指的是RNA的表观遗传修饰,是RNA调节基因表达的化学基础。截至目前已经发现了超过 160 种不同的 RNA 修饰,包括甲基化修饰、羟甲基化修饰、酰基化修饰、肌酐修饰、羧甲基化修饰、氨烷基化修饰等等。其中,甲基化修饰占绝大部分【2】。而在基化修饰中,N6-甲基腺嘌呤(m6A)是真核生物最常见和最丰富的一种修饰,占甲基化修饰的80%以上。在哺乳动物细胞编码的所有转录物中,20%到40%的修饰是m6A,并且甲基化的mRNA转录物往往包含多个m6A位点【3】。m6A修饰广泛参与调控mRNA的剪接、运输、稳定性和翻译效率等,并且与肥胖和肿瘤等多种生理功能异常及疾病相关【4】。
m6A通路中的效应蛋白包括用来甲基化/去甲基化的writer和eraser,以及用来识别甲基化的reader,这些效应蛋白在各种生物系统中的特性尤其是其多方面多变性的功能以及它们的所处环境是其生物学功能的重要决定因素。【5】
前期计划合成的小分子配体:
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