糖类结合蛋白(CBPs)是医学和生物学研究的热点。多价作用对于高亲和力的相互作用是重要的，其中几个多分别糖结合到CBP中的几个结合口袋上。宿主−病原体识别、细胞粘附和细胞信号传递都是由糖类-蛋白相互作用介导的。因此，设计或发现能如实地模拟或中断与糖类结合蛋白(CBPs)相互作用的糖类结构在医学上具有潜在的广泛应用，包括疫苗的开发、免疫调节剂的开发、诊断和抗癌及其它疾病的抗粘连药物的开发。

最近，美国布兰迪斯大学化学系Isaac J. Krauss教授课题组在《Journal of the American Chemical Society》上发表了题为“Directed Evolution of 2＇-Fluoro-Modified, RNA-Supported Carbohydrate Clusters That Bind Tightly to HIV Antibody 2G12”的研究论文。该团队通过使用点击化学将糖连接到DNA序列库来实现HIV抗体2G12的碳水化合物的定向进化，他们将这种技术称为SELMA(Selection with Modified Aptamers)。在该篇文章中，他们开发了一种通过定向进化来设计多价碳水化合物簇配体的新平台，其中血清稳定的2＇-氟代修饰RNA(F-RNA)骨架进化为以最佳簇呈现多糖。并通过从约10¹³的序列库中选择和具有13 nM-36 nM亲和力的广泛抗体2G12结合的寡核苷酸（MAN₉）糖链簇来验证该平台的可行性。

示意图1：文库构建。(a) 捕获SELMA体系结构，(b) 低聚甘露糖的结构，(c) 捕获SELMA的循环过程：先将捕获链退火和DNA模板链进行部分杂交（B），随后进行延伸产生双链DNA模板（C），然后将一种“捕获链封闭剂”与大多数捕获链杂交（D），转录出F-RNA（E），并且被捕获链5‘端的互补序列区域上捕获（F），通过糖基化作用得到F-RNA文库后用PCR扩增。

示意图2：2‘-脱氧-2’-氟(5-乙炔基)尿苷三磷酸的合成路线

图1：碳水化合物簇配体的设计策略。(a)合理设计或试错通常会导致中μM到高nM结合亲和性。(b)在我们的方法中，呈现在极其多样化的约10¹³修饰的F-RNA支架库上的碳水化合物簇受到选择。对这个巨大的结构空间进行采样，可以产生具有潜在的高度优化的低纳米结合亲和力的簇。

图2：每轮选择的文库分数结合和克隆频率。(a) 在选择条件下结合的文库百分比，用qPCR定量。(b) 监控文库适合性的控制条件：结合到恒定150 nM 2G12的百分比，并且用qPCR定量。(c) 最后六轮选拔的克隆频率。

图3：利用结合数据预测克隆15F1和15F3以及突变序列的折叠。(a) 克隆15F1和15F3的过滤结合曲线(左)和qPCR结合曲线(右)。(b) 15F3突变体1结合(qPCR法)。(c) 15F1 RNA折叠-预测结构。绿色U=修饰尿苷，尿苷5位具有低聚甘露糖-环己基三唑。(d) 15F3 RNAFold-预测结构。(E)结合数据和序列。

图4：凝胶纯化的15F3和稳定的茎突变体的过滤结合。(a) 15F3粗品、热复性、凝胶纯化、15F3-M1-Mod凝胶的过滤结合曲线。(b) 15F3-M1的长茎突变体预测了二级结构。

综上所述，本文介绍了进化糖链修饰的2‘-氟RNA碳水化合物簇配体的选择方法，来开发了一种捕获SELMA方法。该方法能够将寡聚甘露聚糖呈现在一个簇中，从而导致与碳水化合物结合抗体2G12的非常紧密的结合。这种选择方法适用于发现含有其他修饰的F-RNA适配子，适合与不同的靶结合

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c03194

1998.8-2003.9：在非对映和对映选择性过渡金属催化反应方面的研究生工作顾问，哥伦比亚大学。

2004.1-2008.6：NIH从事碳水化合物疫苗和天然产物合成的博士后研究员

2008.7-至今：罗氏生物科学助理教授，布兰迪斯大学化学系教授。

编辑：章振华

审核：谢玄

推送：胥奔锋