[發明專利]單鏈DNA、G-四聚體及G-四聚體的制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010565192.6
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111690030B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 劉劍波;李春影;羊小海;王柯敏
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: C07H21/04
• 分類號: C07H21/04;C07H1/00;A61K47/28;A61K47/26;A61K9/127
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉

本發明公開了一種單鏈DNA，G?四聚體及G?四聚體的制備方法和應用。G?四聚體以單鏈DNA為載體，膽固醇、碳十二長鏈和/或磷脂分子偶聯在單鏈DNA上，通過鉀離子作用形成二級結構的G?四聚體。其制備方法為：將膽固醇、碳十二長鏈和/或磷脂分子采用化學交聯的方式偶聯在單鏈DNA的堿基上，得到修飾后的單鏈DNA；修飾后的單鏈DNA與鉀離子作用形成親脂性的二級結構G?四聚體納米結構。本發明將親脂性基團和疏水基團偶聯在單鏈DNA的堿基上，顯著增強了通道結構高的膜通透性和疏水性，可嵌入磷脂雙分子層上且穩定存在，并且順濃度梯度自下而上或自上而下的運載特定的離子或分子，可應用于構建跨膜運輸鉀離子的仿生納米通道。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其涉及一種單鏈DNA、G-四聚體及G-四聚體的制備方法和應用。

背景技術

G-四聚體(G-quadruplex)結構是由富含鳥嘌呤G堿基的單鏈DNA在特定的某些離子或分子作用下形成的一種高度折疊的穩定的二級結構。G-四聚體結構具有一個納米級的中空腔室，可允許粒徑在微納米級的某些特定的離子與水分子結合，從而自下而上或自上而下跨膜穿過通道。

然而，將G-四聚體納米結構進行疏水修飾，構建仿生納米通道，在磷脂膜上調控分子離子傳輸的工作鮮有報道。富含G堿基的單鏈DNA上修飾親脂性的膽固醇，碳十二等疏水基團可增強G-四聚體納米通道結構的高疏水性和高的膜通透性，即顯著增強了通道結構中的氫鍵打開能力。此外，此親脂性的G-四聚體納米通道結構常溫下較穩定，制備簡單，對特定離子或小分子具有極好的選擇性。親脂性的G-四聚體納米結構是一類應用廣泛且重要的仿生納米通道。由于親脂性的G-四聚體納米結構具有高的膜通透性和疏水性，故而可嵌入磷脂雙分子層上且穩定存在，并且順濃度梯度自下而上或自上而下的運載特定的離子或分子，可有效實現分子的傳遞與釋放。模擬細胞膜上的蛋白通道，調控離子的跨膜傳輸，在臨床醫療，藥物遞送，生物傳感等領域具有可觀的應用前景。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種單鏈DNA、G-四聚體及G-四聚體的制備方法和應用。單鏈DNA作為G-四聚體的載體，生物安全性好；膽固醇、碳十二長鏈和/或磷脂分子采用化學交聯的方式偶聯在單鏈DNA的堿基上，富含G堿基的單鏈DNA上修飾親脂性的膽固醇，碳十二長鏈等疏水基團可增強G-四聚體納米通道結構的高疏水性和高的膜通透性，即顯著增強了通道結構中的氫鍵打開能力。其制備簡單，可應用于構建跨膜運輸鉀離子的仿生納米通道。

為了實現上述目的，本發明提供了一種單鏈DNA，所述單鏈DNA的序列如SEQ IDNO.1所示。

基于一個總的技術構思，本發明提供了一種G-四聚體，所述G-四聚體以權利要求1所述的單鏈DNA為載體，膽固醇、碳十二長鏈和/或磷脂分子修飾在所述單鏈DNA上，通過鉀離子作用形成二級結構的G-四聚體。

上述的G-四聚體，進一步的，所述G-四聚體以單鏈DNA為載體，磷脂分子修飾在所述單鏈DNA的磷酸骨架上，通過鉀離子作用形成二級結構的G-四聚體。

上述的G-四聚體，進一步的，所述G-四聚體以單鏈DNA為載體，膽固醇修飾在所述單鏈DNA的3’端；所述碳十二長鏈修飾在所述G-四聚體單鏈DNA的5’端和/或堿基之間，通過鉀離子作用形成二級結構的G-四聚體。

上述的G-四聚體，進一步的，所述膽固醇、碳十二長鏈和/或磷脂分子通過化學交聯反應偶聯在所述單鏈DNA上；所述化學交聯反應為鏈式聚合反應，紫外交聯法和酰亞胺酯化反應中的一種或多種。

基于一個總的技術構思，本發明提供了一種所述G-四聚體的制備方法，包括以下步驟：

S1、將膽固醇、碳十二長鏈和/或磷脂分子修飾在單鏈DNA上，得到修飾后的單鏈DNA；

S2、所述修飾后的單鏈DNA與鉀離子作用形成二級結構G-四聚體納米結構。