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ChemBioChem:核酸上的特異性化學反應2024-08-29
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核酸作為細胞內攜帶遺傳信息的關鍵生物大分子,在生物體內指導蛋白質的合成,承擔重要的生理功能。核酸復雜多樣的結構在其生物學功能實現中起到決定性的作用。除基本的結構單元核苷酸之外,核酸上還存在包括甲基化、酰基化、羥甲基化等一系列天然的化學修飾。截至目前,科學家們已在RNA和DNA上分別發現超過170種和10種不同的化學修飾,這些修飾極大地增加了核酸編碼的復雜性,影響核酸的結構,并在基因表達、胚胎發育、細胞分化、疾病發生等過程中發揮調控作用。開發能夠精確解析核酸結構、特異性標記和鑒定核酸化學修飾的工具對于研究其在不同生物學背景下的功能至關重要。

從化學角度看,核酸堿基具有氮雜環結構及氨基、羰基等多種活性基團,核糖上2號位的羥基也具有一定的化學反應活性,這些結構使得核苷酸能夠參與多種化學反應,如親核加成、氧化反應、脫氨反應等。近些年來,開發高效特異性化學反應研究核酸及其修飾已逐漸成為熱點。本期為大家介紹由浙江大學劉建釗教授課題組發表的關于核酸上的特異性化學反應的綜述。在這篇綜述中,作者系統地總結了用于研究核酸及其修飾的化學反應和酶介導催化的化學反應,并將發生在各類堿基(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進行分類討論。這些反應充分利用了堿基上各類基團和核糖2’-OH基團獨特的化學性質,為研究核酸的結構及其修飾提供了強有力的工具。

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圖1:腺嘌呤(A)和胞嘧啶(B、C)上的化學反應及酶介導的化學反應。

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圖2:鳥嘌呤(A)、尿嘧啶(B)和核糖2’-OH(C)上的化學反應。

此外,作者還詳細地介紹了這些反應在核酸化學中的應用,并闡述了相應測序技術的實驗流程和基本原理,同時為該領域的發展提出一些展望。通過這一綜述,作者希望全面呈現表觀遺傳學和表觀轉錄組學中核酸上特異性化學反應的發展現狀。未來,核酸化學反應工具的進一步開發,將提升對核酸結構與功能的認知,促進對核酸化學修飾生物學意義的深層次探索。

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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