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ChemBioChem:核酸上的特異性化學(xué)反應(yīng)2024-08-29
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核酸作為細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的關(guān)鍵生物大分子,在生物體內(nèi)指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成,承擔(dān)重要的生理功能。核酸復(fù)雜多樣的結(jié)構(gòu)在其生物學(xué)功能實(shí)現(xiàn)中起到?jīng)Q定性的作用。除基本的結(jié)構(gòu)單元核苷酸之外,核酸上還存在包括甲基化、?;?、羥甲基化等一系列天然的化學(xué)修飾。截至目前,科學(xué)家們已在RNA和DNA上分別發(fā)現(xiàn)超過170種和10種不同的化學(xué)修飾,這些修飾極大地增加了核酸編碼的復(fù)雜性,影響核酸的結(jié)構(gòu),并在基因表達(dá)、胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化、疾病發(fā)生等過程中發(fā)揮調(diào)控作用。開發(fā)能夠精確解析核酸結(jié)構(gòu)、特異性標(biāo)記和鑒定核酸化學(xué)修飾的工具對于研究其在不同生物學(xué)背景下的功能至關(guān)重要。

從化學(xué)角度看,核酸堿基具有氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)及氨基、羰基等多種活性基團(tuán),核糖上2號位的羥基也具有一定的化學(xué)反應(yīng)活性,這些結(jié)構(gòu)使得核苷酸能夠參與多種化學(xué)反應(yīng),如親核加成、氧化反應(yīng)、脫氨反應(yīng)等。近些年來,開發(fā)高效特異性化學(xué)反應(yīng)研究核酸及其修飾已逐漸成為熱點(diǎn)。本期為大家介紹由浙江大學(xué)劉建釗教授課題組發(fā)表的關(guān)于核酸上的特異性化學(xué)反應(yīng)的綜述。在這篇綜述中,作者系統(tǒng)地總結(jié)了用于研究核酸及其修飾的化學(xué)反應(yīng)和酶介導(dǎo)催化的化學(xué)反應(yīng),并將發(fā)生在各類堿基(腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶)及其衍生物和核糖單元上的反應(yīng)進(jìn)行分類討論。這些反應(yīng)充分利用了堿基上各類基團(tuán)和核糖2’-OH基團(tuán)獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì),為研究核酸的結(jié)構(gòu)及其修飾提供了強(qiáng)有力的工具。

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圖1:腺嘌呤(A)和胞嘧啶(B、C)上的化學(xué)反應(yīng)及酶介導(dǎo)的化學(xué)反應(yīng)。

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圖2:鳥嘌呤(A)、尿嘧啶(B)和核糖2’-OH(C)上的化學(xué)反應(yīng)。

此外,作者還詳細(xì)地介紹了這些反應(yīng)在核酸化學(xué)中的應(yīng)用,并闡述了相應(yīng)測序技術(shù)的實(shí)驗(yàn)流程和基本原理,同時(shí)為該領(lǐng)域的發(fā)展提出一些展望。通過這一綜述,作者希望全面呈現(xiàn)表觀遺傳學(xué)和表觀轉(zhuǎn)錄組學(xué)中核酸上特異性化學(xué)反應(yīng)的發(fā)展現(xiàn)狀。未來,核酸化學(xué)反應(yīng)工具的進(jìn)一步開發(fā),將提升對核酸結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)知,促進(jìn)對核酸化學(xué)修飾生物學(xué)意義的深層次探索。

文信息

Chemical and Enzyme-Mediated Chemical Reactions for Studying Nucleic?Acids and Their Modifications

Tengwei Li,?Chongguang Cheng,?Prof. Jianzhao Liu

ChemBioChem

DOI:?10.1002/cbic.202400220

 

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