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核酸适配体是一类通过体外指数富集配基的系统进化技术(SELEX)获得的单链寡核苷酸序列(RNA或ssDNA),其可以特异性地结合目标分子,例如无机离子、有机小分子、氨基酸、多肽、蛋白质、整个细胞等。由于核酸适配体与靶分子的相互作用类似于抗原与抗体结合,因此它们又被称为“化学抗体”,可用于一切抗体可应用的领域,而相比抗体,适配体具有一些自身独特的优势,例如易于化学合成与修饰、良好的重现性与稳定性、较好的组织渗透性和很小的免疫原性、以及可扩增性等。这些特性使得适配体成功用于生物学众多研究,以及分析化学、医药、生物技术和分子工程等领域,基于适配体的药物也已投入使用。
毛细管电泳(capillary electrophoresis,CE)具有高分辨率、高分离度、快速、易于自动化以及样品需求量少的特征,是分离带电生物大分子最有效、最广泛的技术之一。本课题采用毛细管电泳法筛选核酸适配体,并在筛选过程中利用荧光定量PCR(q-PCR)、聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)和毛细管电泳(CE)等方法监测筛选进程,经过4轮筛选,得到针对链霉亲和素的次级寡核苷酸库。
研究目的:以化学合成的随机ssDNA为筛选文库,以链霉亲和素为靶蛋白,应用CE-SELEX技术筛选出链霉亲和素的核酸适配体,为开展基于核酸适配体技术筛选过程中的监测奠定基础。
研究方法:(1)应用oligo6.0软件设计随机寡核苷酸文库,两端分别为20 bp的固定序列,中间为40 bp随机序列,上游引物与5端固定序列相同,下游引物与3端固定序列互补,送生物公司合成;(2)随机文库PCR条件的优化:退火温度60℃,对循环次数进行优化,循环次数:35、32、30、28、25、20,用PAGE电泳进行鉴定;(3)筛选过程:用缓冲液溶解寡核苷酸文库,按一定比例加入靶标链霉亲和素,37℃,孵育30分钟,通过毛细管电泳分离结合与未结合的寡核苷酸,对结合ssDNA进行PCR,PCR产物纯化处理后作为下一轮筛选的亚文库,如此进行筛选直至核酸结合率无明显升高为止;(4)克隆、测序:第四轮PCR产物与T载体连接,转化到感受态细胞进行克隆,随机挑取白色菌落,进行菌落PCR,电泳检测条带位置。然后对于电泳条带位置正确的菌落进行培养,提质粒,送生物公司测序,再应用RNAstructure5.2软件对其二级结构进行分析;(5)用杂蛋白BSA及SPR对各个适配体分别进行特异性和亲和力检测。实验结果:(1)设计的随机单链寡核苷酸序列为:5-AGCAGCACAGAGGTCAGATG-(40N)-TTCACGGTAGCACGCATAGG-3,上游引物:5-AGCAGCACAGAGGTCAGATG-3,下游引物:5-TTCACGGTAGCACGCATAGG-3;(2)文库PCR扩增的优化条件:最佳退火温度60℃,热循环次数为20-25;(3)链霉亲和素的SELEX过程:利用CE、q-PCR、PAGE等方法监测,经过4轮SELEX筛选,随机文库得到明显富集;(4)随机序列克隆、测序:随机挑取34个白色菌落经PCR鉴定为阳性的送去测序,最后得到4个寡核苷酸序列,两端固定序列相同,随机序列各不相同,RNAs仃ucture分析的二级结构也各不相同;(5)适配体特异性检测:最后得出A4适配体的特异性最好。
实验结论:(1)本研究在优化文库的PCR扩增条件后进行链霉亲和素的适配子筛选,选择毛细管电泳作为分离介质,每一轮缩短收集窗口的时间,在筛选进程中利用CE、q-PCR、PAGE等方法监测,最后获得2个链霉亲和素的核酸适配体。(2)4个核酸适配体的两端固定序列与所设计的固定序列相同,随机序列各不相同,RNAstructure5.2分析的二级结构也各不相同;(3)2个核酸适配体与链霉亲和素都有一定的特异性,且A1和A4的特异性最好;A4适配体与链霉亲和素的亲和力较高。