分享一篇最近发表在ChemistryOpen上的文章，题目为Synthesis and properties of RNA containing constrained by a 2’-O-disulfide bridge。这篇文章的通讯作者是来自法国蒙彼利埃大学的Christelle Dupouy教授。
核酸在各种生物过程中发挥着至关重要的作用，此外也在对抗疾病的发展中发挥着重要作用。其中，结构受约束的核酸在生物学和纳米技术中有多种应用，许多用于治疗目的的核苷酸的糖部分都会被化学设计来限制它们的构象灵活性，或者用于调节核酸结构的折叠。但目前这些工作使用的约束结构大多数是通过共价键形成的，对于由动态共价键形成的受约束核酸体系关注有限。
在之前的工作中，作者合成了2'-O-乙酰基二硫甲基腺苷，并发现当两个残基并排引入寡核苷酸中时，可以诱导形成二亚甲基二硫桥（DME）（图1）。当DME引入RNA双链时，会降低RNA的热稳定性；而在RNA发夹环中引入DME时，热稳定性则会提高。对于RNA双链和发夹结构平衡的体系，作者也证明用DME桥连后平衡向发夹结构移动，而加入还原剂之后，则主要生成双链。在这篇文章中，作者进一步研究了烷基链长对RNA双链和发夹折叠行为的影响，合成不同二硫桥二乙烯（DEE）和二丙烯（DPE）的寡核苷酸，并探究了它们的稳定性。
图1. 将DME，DEE和DPE 二硫桥连接到双链和发夹RNA中。 作者首先合成了含有不同烷基链长的乙酰巯基尿嘧啶磷酰胺，通过固相合成的方式合成了三个含有DME、DEE和DPE的单链寡核苷酸ONx（x分别为烷基长度，x = 1, 2, 3），在丁胺和二硫二吡啶处理后就得到了不同类型二硫桥连的单链寡核苷酸。（图2）表1. 不同二硫桥对RNA双链和发夹结构的热稳定性影响 作者同时合成了ONx的RNA互补链（表1，D1-D4）和DNA互补链（表1，D5-D8）来探究二硫桥连对双链RNA的稳定性。结果表明，与未修饰的双链相比，修饰后的双链Tm值均下降，稳定性下降。作者认为可能是二硫桥影响了碱基之间的堆叠使稳定性降低。 为了评估不同二硫桥连对RNA双链-发夹平衡的影响，作者采用14-mer序列H1作为模型（表1），在缺少互补链的情况下，该序列在环状部分采用由5个核苷酸组成的发夹结构；而在互补链存在的情况下形成双链。对于发夹结构，DME不会影响其热稳定性（H2、H3），DEE（H4、H5）和DPE（H6、H7）的引入使Tm值略微下降，但总体来说不同二硫桥连对发夹稳定性影响较小。 作者用3'-核酸外切酶评估了这些修饰对酶稳定性的影响。二硫桥位于U7和U8之间的发夹H4和H6的半衰期与未修饰的发夹H1相同(t1/2= 20 min)。相比之下，二硫桥在U8和U9之间的发夹酶稳定性提升最高，H3和H5的半衰期为40 min（图3）。除了二硫桥的位置，烷基链的长度也会影响其酶稳定性，较长烷基链的酶稳定性不如较短烷基链的酶稳定性（H7<H3/H5，H2>H4/H6）。 为了进一步研究三种二硫桥对双链和发夹结构平衡的影响，作者使用发夹H1、H3、H5和H7及其互补链在4°C下进行非变性凝胶电泳。对于未修饰的H1（图4A，lane 2），和互补链（lane 3）孵育后会主要形成双链（lane 4）；而对于修饰二硫桥的H3（图4B，lane 4）、H5（lane 7）、H7（lane 10）与其互补链孵育后主要还是以发夹结构为主，但随着烷基链的增长，双链的比例有所增加。在加入TCEP还原剂后，H3（lane 5）、H5（lane 8）、H7（lane 11），RNA双链则占据平衡主导。这一结果表明，DPE修饰的加入并没有将寡核苷酸锁定为发夹构象，这可能是由于其较长的烷基链具有更大的灵活性。 总的来说，这篇文章合成了不同类型的二硫桥（DME、DEE、DPE），并探究了其对RNA双链和发夹结构稳定性的影响。在之前工作的研究基础上，作者发现较短的烷基链DME可以更有效地将RNA固定为发夹结构，而相比之下，DEE和DPE的二硫桥具有更大的结构灵活性，允许在发夹和双链形式之间实现更动态的平衡。这篇文章通过引入新型的二硫桥，为RNA分子设计提供了新的思路，这对于生物医学和纳米技术领域具有重要意义。DOI: 10.1002/open.202300232Link: https://doi.org/10.1002/open.202300232
目前评论：0