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基于步进型组合文库的post-SELEX策略优化得到最短适配体

“化学抗体”——寡核苷酸适配体是指经体外指数富集配基系统进化(SELEX)技术筛选得到的一段短单链寡核苷酸序列。筛选后合理的序列剪裁、优化、修饰等环节又称为post-SELEX,一直以来是证实适配体有效性的前提和关键难点。军事医学科学院毒物药物研究所郭磊团队通过创建小型多方向步进型适配体组合文库,合理、高效地完成适配体序列的剪裁、优化,为post-SELEX提供了有效的创新思路


通过SELEX技术筛选得到的全长适配体一般均包含引物序列和随机序列,长度一般在70~130 nt之间。其中随机序列的长度多在40-80 nt左右。许多经SELEX技术筛选出的适配体,其引物区与随机区产生碱基配对,某些引物区参与了特异性识别或随机区序列较长,存在冗余碱基序列。因此,对于全长适配体序列,人们需对其进行结构剪裁,以便得到既保持结合活性,又仅有适当长度(10-40 nt)的适配体,从而适合作为功能性传感、诊疗识别元件。但目前多数结构剪裁方法仅限于以试错法进行随机尝试,依据核酸二级结构及自由能的经验性判断,对适配体序列进行较为随机的剪裁或定点突变。其主要缺点在于随机方法效率较低、难度较大,尚无系统的理论指导和较好的解决方案,因而亟需发展指导结构剪裁优化的新思路,从中寻找亲和性更高、特异性更强、序列更短的适配体,除去冗余序列,提高适配体识别研究的容错度、通用性和稳定性。


军事医学科学院的郭磊团队基于组合化学思想,提出“序列中相邻碱基位点极可能通过碱基堆积及氢键作用影响空间相互作用”的观点,以重组人促红细胞生成素α(EPO-α)的适配体807-39 nt为模式分子,创建创新性的小型多方向步进型适配体组合文库,四组步进型序列文库包含向左收缩、向右收缩、两端收缩和两端扩展等四组分子群,并开发了免标记SPR评价方法,仅从35条序列中高效地筛选优化得到无冗余序列的最短适配体In27,并在明确其关键碱基位点贡献的基础上构建简并序列。In27仅保留了初始适配体39 nt二级结构中的环部分,但亲和活性与之相当。


作者进一步采用亲和竞争作用分析,界定了多种亲和识别分子,如适配体39 nt及In27、EPO受体(EPOR)、EPO的单克隆抗体以及麦胚凝集素(WGA)在EPO-α上的结合作用模式。这就为利用适配体In27(或39 nt)做为EPO-EPOR间的抑制剂研究提供了积极的线索。


这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上,文章的第一作者为军事医学科学院毒物药物研究所的硕士研究生贺小琴,通讯作者为军事医学科学院毒物药物研究所的郭磊研究员。


该论文作者为:Xiaoqin He, Lei Guo, Junlin He, Hua Xu and Jianwei Xie

原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Stepping Library-Based Post-SELEX Strategy Approaching to the Minimized Aptamer in SPR

Anal. Chem., 2017, 89, 6559, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b00700


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