甾体激素核酸适配体的筛选与应用

核酸适配体作为新型的识别分子,在分析检测领域有极大的潜力。甾体激素是一类以环戊烷多氢菲为母核的激素,包括性激素和皮质激素,在维持生命、调节生理状态等方面有着极其重要的医药价值。监测体内外的甾体激素含量对于疾病监测和环境保护有着重要的意义。甾体激素的适配体筛选是将适配体应用到甾体激素的分析和检测的前提。目前研究者已通过筛选获得了雌激素(如雌二醇(estradiol,E2)、雌酮(estrone,E1))、雄激素(如睾酮(testosterone,TES)、去甲睾酮)、孕激素(如孕酮(progesterone,P4)),以及皮质激素(如皮质醇(cortisol,COR))的核酸适配体。本文总结了上述已报道的甾体激素适配体的筛选原理及策略;对适配体序列、平衡解离常数(equilibrium dissociation constants,KD)及测定方法等进行了简要归纳;介绍了计算机模拟技术在适配体筛选和优化方面的新思路;对目前开发的各类甾体激素适配体传感器进行简要介绍,以期为后续研究提供参考。

基于遗传算法的计算机辅助策略优化孕酮适配体

目的 本研究致力于优化孕酮(progesterone,P4)适配体的亲和力和选择性。方法 基于遗传算法(genetic algorithm,GA)的计算机辅助优化策略(in silico maturation,ISM),进行了4轮GA操作(含交叉变异、单点突变和双点突变操作),构建了初始文库和G1、G2、G3代ssDNA作为新的候选适配体库,采用分子对接对候选适配体进行筛选和分析,并使用迭代策略不断优化适配体。此外,还提出了一种较为准确预测ssDNA三级结构的方法,首先使用Mfold预测二级结构,继而使用RNAComposer建立与ssDNA相对应的RNA三级结构,输出的PDB文件使用Discovery Studio将RNA修改为DNA,最后使用Molecular Operating Environment对结构进行能量最小化处理。结果 到G2代,在局部搜索空间对P4S-0进行优化,筛选出P4G1-14、P4G2-20、P4G1-6、P4G1-7和P4G2-14这5条适配体作为P4的最佳候选适配体。采用AuNPs比色法初步验证优化后适配体的亲和力,继而构建了基于适配体结构开关的荧光法测定适配体的解离常数(equilibrium dissociation constant,KD),并以此方法对适配体的选择性(对双酚A、雌二醇、睾酮和皮质醇)进行了评估。结论 通过ISM优化后的适配体,对P4的亲和力较原适配体有了较大提升,仍保留着识别结构类似分子的选择性。