[發明專利]一種靶向生物毒素的環狀核酸適配體三級結構的預測方法

有效

• 申請號: 202110678898.8
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113539377B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 鄧博文;肖博懿;高思懿;吳雨龍;孫豪;亓茉言;童啟聆;程鼎原;徐嘉旎;孫銘娟;王梁華
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍軍醫大學
• 主分類號: G16B50/00
• 分類號: G16B50/00;C12N15/10
• 代理公司: 上海申浩律師事務所 31280
• 代理人: 趙青

本發明提供了一種靶向生物毒素的環狀核酸適配體三級結構的預測方法，在獲取靶向生物毒素的核酸適配體的核苷酸序列之后，通過構建靶向生物毒素的環狀核酸適配體三級結構模型，即可用于預測靶向生物毒素的環狀核酸適配體三級結構。采用上述技術方案后，可通過環狀核酸適配體的序列預測其三級結構。本申請模擬得到的環狀核酸適配體的三級結構具有優異的準確性和穩定性，且能夠調整預測的精確程度，按照使用者的需求來預測環狀拓撲結構。

技術領域

本發明屬于核苷酸三級結構預測技術領域，尤其涉及一種靶向生物毒素的環狀核酸適配體三級結構的預測方法。

背景技術

核酸適配體是通過配體指數富集的系統進化技術(Systematic Evolution ofLigands by Exponential Enrichment，SELEX)從隨機文庫中篩選獲得的功能性核苷酸，具有高特異性，且可選的靶分子廣泛，已經在基礎研究、臨床診斷和治療中顯示出了廣闊的應用前景。但是大多數的適配體穩定性不高，在體內很容易被核酶降解，這使得核酸適配體很難應用到治療上，隨著對適配體研究的不斷深入，我們發現環狀DNA適配體具有更加穩定的結構，能體夠抵抗核酶的降解，還能夠穩定高親和的結合巖沙海葵毒素，可作為檢測用分子識別元件、靶標的拮抗劑、藥物的靶向輸送，另外，也可用于RNA環化，作為環狀RNA制備的工具，用于基因表達調控、吸附小RNA或蛋白質骨架，有望在檢測和治療領域有更廣闊的應用。在通過環狀酶環化獲得環化的適配體分子后，我們仍希望能夠對它的高級結構有進一步的了解，并在此基礎上對它的功能有更深刻的理解，以便于我們對該類適配體的優化和設計。從理論上來講，環化適配體的三級結構能夠通過X射線衍射、核磁共振和低溫電子顯微鏡技術來確定。然而，由于成本較高、耗時長，使得它們不能很好的應用于環化適配體，隨著計算機技術的飛速發展，人們已經能通過計算機來預測適配體的三級結構，但是現有預測得到的模型往往精度不高，這是由于很多預測軟件，很難分析一些較為復雜的體系，并且適配體分子往往具有較大的柔性，這就使得適配體在不同的環境中的差異相當的大，同時也給環化適配體的預測帶來了很大的困難，而且大部分的軟件都不能預測DNA的環狀結構，因此目前還沒有一種可以用于環狀適配體三級結構預測的技術。基于以上問題，尋找一種可行的預測環化適配體的三級結構的方法十分有必要。

發明內容

為了填補現有技術中環狀適配體三級結構的預測方法的空白，本發明提供一種靶向生物毒素的環狀核酸適配體三級結構的預測方法，包括以下步驟：

步驟S1：獲取靶向生物毒素的核酸適配體的核苷酸序列，創建一文件夾，在所述文件夾中創建一個內容為核酸序列和環狀備注的txt文件，然后使用oxDNA軟件生成一個環狀單鏈核酸的拓撲結構和數據，拓撲結構的文件設定為top，數據的文件設定為dat；

步驟S2：根據oxDNA中模板說明的格式，在所述文件夾里新建INPUT文件并輸入環境條件，所述環境條件包括溫度為27℃和鹽濃度為0.5M，設定線程為10⁷～10⁹(優選地，線程為10⁷)，導出軌跡文件設定為traj.dat，導出最終結果文件設定為last_conf.dat；

步驟S3：使用指令運行oxDNA，oxDNA會調用INPUT文件數據，按照INPUT文件設定環境條件為步驟S2中的所述環境條件，創造模擬的實驗環境，靶向生物毒素的核酸適配體的核苷酸序列的拓撲結構導入到實驗環境中進行虛擬蒙特卡羅動力學模擬，實現核苷酸的旋轉、翻譯和移動，得到線程為10⁷～10⁹的軌跡數據，導出不同線程處的最終擬合的軌跡數據，文件設定為last_conf，軌跡數據的文件設定為trajectory，然后將軌跡數據導入excel，分列篩選并按總能量Etotal的大小排序，尋找總能量Etotal最小時的線程數值，將軌跡數據中相應線程的數據導出為Emin，即能量最小軌跡數據；

步驟S4：使用tacoxDNA軟件導入能量最小軌跡數據和拓撲結構，導出原子級別的環狀核酸適配體，設定為pdb文件；