ДНК-аптамеры — это мощные молекулярные инструменты в биосенсинге, биоимиджинге и терапии. Однако ограниченное понимание их третичных структур и механизмов связывания препятствует дальнейшей оптимизации и применению.
Аденозинтрифосфат (АТФ) — центральный метаболит в клеточном энергетическом метаболизме, является ключевой мишенью для разработки аптамеров. Недавно было сообщено, что ДНК-аптамер 1301b связывается с одной молекулой АТФ с константой диссоциации (KD) около 2,5 мкМ. Однако структурные основы распознавания АТФ аптамером 1301b остаются неясными, не хватает руководящих принципов для рациональной оптимизации.
В исследовании, опубликованном в PNAS, группа под руководством профессоров Тан Вэйхун, Хань Да и Го Пэй из Института медицины Ханчжоу (HIM) Китайской академии наук определила третичную структуру комплекса ДНК-аптамер–АТФ, выявила механизм распознавания и разработала оптимизированный ДНК-аптамер с субмикромolar KD для связывания с АТФ, который продемонстрировал наивысшую аффинность, зарегистрированную для ДНК-аптамеров, связывающихся с АТФ на сегодняшний день.
Исследователи определили решение ядерно-магнитных резонансных (ЯМР) структур укороченного варианта 1301b_v1 в комплексе с АТФ. Структура показала L-образную архитектуру, где АТФ встраивается в связывающий карман, образованный двумя внутренними петлями, стабилизированными водородными связями с гуанином и стэкинговыми взаимодействиями с соседними основаниями.
Кроме того, исследователи показали, что ионы Mg2+ способствуют формированию полусложенной структуры 1301b_v1 и дополнительно стабилизируют связывающий комплекс, нейтрализуя отрицательно заряженные фосфатные группы ДНК и АТФ, что продемонстрировало, что аптамер распознаёт АТФ через адаптивный механизм распознавания.
Более того, исследователи ввели 2′-O-метилмодификации в ключевые остатки в центральном соединении, значительно улучшив аффинность связывания и снизив зависимость от ионов Mg2+. Оптимизированный вариант достиг субмикромolar KD около 0,7 мкМ и сохранил специфичность к АТФ.
Эта работа демонстрирует неиспользованный потенциал ДНК для формирования сложных третичных структур и предоставляет новые сведения о разработке высокопроизводительных молекулярных инструментов ДНК, которые могут быть применены в таких областях, как диагностика и таргетная терапия.
Предоставлено Китайской академией наук.
Другие новости по теме
- Механическая память: умная стратегия клеток для перемещения в узких пространствах
- Оптимизация подкормки цинком и освещённости для повышения питательной ценности микрозелени
- Геномы бурых водорослей раскрывают древнее происхождение и эволюционную судьбу половых хромосом
- Особенность клетки, связанная с раком, формируется не так, как считалось ранее
- Сбор данных со спутников позволяет отслеживать циклы роста растений из космоса
- Трудолюбивые пчёлы могут построить правильный улей на сложной основе.
- Глубоководный червь носит любимый токсичный цвет Рембрандта
- Победители и проигравшие в более жарком океане
- Уроки инков: как ламы, террасы и деревья могут помочь Андам пережить изменение климата
- Исследования показывают, что системы с морской водой способствуют ускорению роста тилапии.
Другие новости на сайте
- Учёные получили три эмбриона северных белых носорогов в рамках борьбы за спасение вида
- Древнее египетское наскальное искусство раскрывает божественные притязания правителей и жестокое проявление власти
- Биткойн- и эфирные ETF вновь привлекли $663 миллиона совокупных притоков средств.
- Биткоин и криптовалюты в смятении: обострение напряжённости между Трампом и Пауэллом
- Google AI представляет Gemini 2.5 Flash Image: новая модель для генерации и редактирования изображений
- Некоторые астероиды более «красочные», чем другие. Вот почему
- Механическая память: умная стратегия клеток для перемещения в узких пространствах
- Исследование показало: женщины проявляют больше агрессии по отношению к своим братьям и сёстрам, чем мужчины.
- Оптимизация подкормки цинком и освещённости для повышения питательной ценности микрозелени
- Геномы бурых водорослей раскрывают древнее происхождение и эволюционную судьбу половых хромосом