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记录长的聚合物DNA阴性

由核碱基胞嘧啶和鸟嘌呤构成的单链DNA片段可以印在聚合物中 - 华沙​​,丹顿和米兰的化学家已经证明了这一点。得到的具有记录长度的人工阴性在化学上像正常的脱氧核糖核酸链一样起作用。这一成就最终证实了产生DNA聚合物印记的可能性,在功能上对应于含有所有四个核碱基的DNA片段。

一年半以前,一个波兰裔美国人 - 意大利研究小组通过分子印记创造了一种化学DNA阴性。在精心设计的聚合物中产生的分子腔在化学上表现得像真正的DNA链(与用于压印的DNA链相互补充)。聚合物中“印迹”的第一个低聚物很短,仅由六个腺嘌呤和胸腺嘧啶核碱基组成,形成TATAAA序列。目前,由Wlodzimierz Kutner教授领导的波兰科学院物理化学研究所(IPC PAS)的一个小组,与Denton(美国)和德克萨斯大学(意大利)的北德克萨斯大学合作,迈出了下一步。在ACS应用材料与接口杂志上研究人员提出了构建含有其他核碱基的单链DNA阴性片段的过程:胞嘧啶和鸟嘌呤。

“现在印在聚合物中的寡核苷酸比我们之前的出版物中描述的略长。但是,这不是打破记录。最重要的是,它表明分子印迹方法可用于构建含寡核苷酸的稳定阴性。 Kodener教授说:“脱氧核糖核酸中的所有核碱基”。每个DNA分子都是一条扭曲成螺旋状的条带,由两条长而永久连接的股线组成。单链由具有多个重复的核苷酸组成,每个核苷酸含有一个核碱基:腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C)或胸腺嘧啶(T)。由于存在于一条链上的腺嘌呤与另一条链上的胸腺嘧啶互补,而鸟嘌呤与胞嘧啶互补,因此基于单链DNA,很容易重建其互补配偶体。这种机制不仅增加了遗传密码记录的持久性,而且还允许它在转录过程中从DNA转录成RNA,这是蛋白质合成的第一阶段。

“DNA分子很长;如果它们被拉直,它们将以厘米为单位测量长度。然而,在正常条件下,双链DNA以各种方式扭曲和盘绕。这种空间的印记聚合物中复杂的结构不仅不可能,而且没有意义,因为同一DNA的不同分子可以以不同的方式扭曲。因此,通常,在双链DNA测试中,其链是首先分开的,然后切成含有几个到几十个核苷酸的片段。然后可以尝试在聚合物中印上这个长度的这些片段,“Agnieszka Pietrzyk-Le博士(IPC PAS)解释说。

为了将分子压印在聚合物中,将它们引入单体或“结构单元”的溶液中,然后从中形成未来的聚合物。选择一些单体以便在被压印的分子周围自组装。然后将混合物电化学聚合。这种电聚合反应导致聚合物的薄的硬化膜,然后从中提取印迹分子。以这种方式,获得的聚合物具有与原始分子匹配的分子腔,不仅在尺寸和形状上,而且在其局部化学性质上。

“在我们的最新研究中,我们已经证明可以将GCGGCGGC寡核苷酸,即含有8个核碱基的寡核苷酸印在聚合物中。这种寡聚体具有遗传学意义。它的存在增加了神经退行性疾病的可能性,”博士生Katarzyna Bartold(IPC PAS)。

具有印迹腺嘌呤 - 胸腺嘧啶低聚物的第一聚合物阴性是完全选择性的,即只有先前用于制备聚合物的TATAAA分子才能进入分子腔。在目前合成的聚合物中,鸟嘌呤 - 胞嘧啶腔也具有高选择性,但这种选择性仍有许多不足之处。如果从溶液中捕获的寡核苷酸与用于压印的GCGGCGGC寡核苷酸仅相差一个碱基,则腔可能不会注意到这种差异。研究人员将这种行为归因于鸟嘌呤和胞嘧啶之间的结合强于腺嘌呤和胸腺嘧啶之间的结合。

“有趣的是,在某些方面,我们的DNA阴性似乎比天然DNA链具有更好的性质。真正的DNA链具有电负电荷的核苷酸核心,这使得分子在溶液中相互排斥。化学家因此必须中和这一点。例如,通过引入正钠离子来充电。我们的分子腔已经是电中性的。因此,使用我们的聚合物DNA类似物,我们消除了研究的一个阶段:中和,“Pietrzyk-Le博士指出。

在不久的将来,研究人员打算改进所开发的技术,印记更长的DNA片段,以便可以映射由至少十二个核苷酸组成的寡核苷酸。具有这种长分子腔的聚合物膜将能够构建遗传上重要的DNA片段的有效检测器。这是可能的,因为具有填充有从测试溶液捕获的低聚物的空腔的聚合物的质量增加,聚合物的电导率也改变,并且可以容易地检测这些参数的变化。将来,另一种应用也是可能的。具有印迹DNA片段和填充有这些片段的分子腔的聚合物膜将能够用于研究靶向遗传疾病的新药物。

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