适配体的序列分析和特征结构分析

摘 要:

对适配体进行序列分析和特征结构分析,确定最佳的适配体序列及结构。对适配体的序列分析通常包括适配体序列的同源性分析、适配体的二级结构分析、确定可与蛋白质靶标作用的最短序列的适配体,选择亲和力和特异性最优的最短核酸序列。核酸适配体通常以一定的空间构象及二级/三级结构与靶标作用。适配体中出现频率最高的为发夹结构、假结以及G-四链体。

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一、适配体序列分析

适配体筛选中将分离得到大量不同的蛋白质-核酸复合物。说明可与蛋白质结合的核酸通常是具有不同碱基序列的一组核酸,该核酸组的序列都对靶蛋白质具有一定的亲和力。而多轮筛选后可获得的核酸序列数大大减少,这些序列对靶标则具有更高的亲和力和特异性识别。经过多轮筛选后获得的核酸序列需要进行特征分析,以及亲和力和特异性分析,以确定优选的适配体序列及二级或三级结构。对适配体的序列分析通常包括:

(1)适配体序列的同源性分析

利用DNAman等分析软件对测序结果进行同源性比对分析,得到各序列的拷贝数,根据序列的拷贝数选择核酸适配体候选序列。重复数越多的序列,极有可能是与靶标结合较强的序列,说明它们经过多轮反复筛选后仍然得以保留。

(2)适配体的二级结构分析

目前,有多种软件可用于适配体二级结构分析,如:

MFOLD(http://unafold.rna.albany.edu/?q=mfold)、

Quikfold Web server (http://unafold.rna.albany.edu/?q=DINAMelt/Quickfold)

RNA Structure(http://www.bio-soft.net/rna/RNAstructure.htm)

等可进行核酸二级结构与功能的预测。

(3)确定可与蛋白质靶标作用的最短序列的适配体

通过适配体二级结构分析,可合成各种保持了结合功能的更短序列,并检测其与蛋白质靶标的结合能力。选择亲和力和特异性最优的最短核酸序列,以节约合成成本。

二、适配体的特征结构

核酸适配体通常以一定的空间构象及二级/三级结构与靶标作用。一般认为在核酸序列中没有形成碱基互补配对的位点是与靶分子特异性相互作用的关键位点,而适配体中形成的稳定二级结构的区域则是与蛋白质靶标的空间结构相互作用的识别性元件。

一些筛选的适配体自身呈现出无二级结构的自由形态,但与蛋白质靶标结合后则能够形成稳定的二级结构。蛋白质靶标的单个适配体中,一般仅有一种或两种结构区域,出现频率最高的为发夹结构、假结(pseudoknots)以及G-四链体。其中,发夹结构是最普遍的适配体识别的结构元件。而假结通过发夹环序列左右两侧的配对作用产生,是RNA适配体的典型特征,在DNA适配体中也有发现。G-四链体比前述两种单一的二级结构具有更强的稳定性,是典型的DNA适配体结构,在RNA适配体中也有发现。G-四链体中不同核苷酸形成的环结构是蛋白质靶分子识别的基础。

参考文献:

杨歌, 魏强, 赵新颖, 等. 蛋白质的核酸适配体筛选的研究进展. 色谱, 2016,34:370-381.

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