光谱学与光谱分析, 2016, 36 (3): 896, 网络出版: 2016-12-09  

紫玉兰素A与人端粒G-四链体相互作用的光谱学研究, 第一个木脂素类衍生物与G-四链体相互作用

Spectral Analysis of Interaction between Human Telomeric G-Quadruplex and Liliflorin A, the First Lignan Derivative Interacted with G-Quadruplex DNA
作者单位
1 中央民族大学生命与环境科学学院, 北京 100081
2 中央民族大学, 北京市食品环境与健康工程研究中心, 北京 100081
3 清华大学, 生物医学测试中心, 北京 100084
摘要
人端粒G-四链体结构是指端粒末端富含鸟嘌呤(G)的DNA 序列在一价阳离子(如K+和Na+)诱导下通过G碱基间Hoogsteen氢键连接形成的DNA二级结构。 能够稳定端粒G-四链体的配体通常为端粒酶抑制剂, 其可能成为抗肿瘤药物。 应用CD, FRET, NMR光谱方法第一次较全面地研究了一种木脂素衍生物, 紫玉兰素A (liliflorin A)与人端粒序列dGGG(TTAGGG)3G-四链体HTG21的相互作用, 采用分子对接技术进一步研究紫玉兰素A与人端粒序列dTAGGG(TTAGGG)3G-四链体HTG23的结合位点。 CD实验数据表明紫玉兰素A提高HTG21解链温度, FRET实验测得4.0 μmol·L-1紫玉兰素A可以将HTG21稳定温度提高3.2 ℃。 NMR实验结果表明, 加入紫玉兰素A三小时后HTG21核磁谱图出现明显变化。 分子对接结果表明紫玉兰素A结合到HTG23较宽沟槽上, 结合位点为G9, G10, G16和G17。 紫玉兰素A是第一个能够选择性稳定人端粒G-四链体HTG21的木脂素类衍生物配体。 实验结果为以人端粒G-四链体为靶点的抗肿瘤药物设计提供了新型候选化合物。
Abstract
Human telomeric G-quadruplex is a four-stranded structure folded by guanines (G) via Hoogsteen hydrogen bonding. The ligands which stabilize the G-quadruplex are often telomerase inhibitors and may become antitumor agents. Here, the interaction between a lignan derivative liliflorin A and human telomeric sequence dGGG(TTAGGG)3G-quadruplex HTG21 were examined by CD, FRET, and NMR spectroscopic methods. In addition, Molecular Docking was used to study the binding of liliflorin A to dTAGGG(TTAGGG)3G-quadruplex HTG23. The CD data showed that liliflorin A enhanced HTG21 Tm. The Tm value of G-quadruplex was enhanced 3.2 ℃ by 4.0 μmol·L-1 liliflorin A in FRET. The NMR spectra of HTG21 showed vivid alteration after reacting with liliflorin A in 3 hours. Molecular Docking suggested liliflorin A bound to the wide groove of HTG23 at G9, G10, G16 and G17. Liliflorin A was the first lignan derivative that could stabilize HTG21 selectively and provided a new candidate for antitumor drug design targeting on human telomeric G-quadruplex.

刘婷婷, 周爽, 贾千澜, 王文蜀, 闫晓倩, 张文浩, 王帅旗, 焦玉国. 紫玉兰素A与人端粒G-四链体相互作用的光谱学研究, 第一个木脂素类衍生物与G-四链体相互作用[J]. 光谱学与光谱分析, 2016, 36(3): 896. LIU Ting-ting, ZHOU Shuang, JIA Qian-lan, WANG Wen-shu, YAN Xiao-qian, ZHANG Wen-hao, WANG Shuai-qi, JIAO Yu-guo. Spectral Analysis of Interaction between Human Telomeric G-Quadruplex and Liliflorin A, the First Lignan Derivative Interacted with G-Quadruplex DNA[J]. Spectroscopy and Spectral Analysis, 2016, 36(3): 896.

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