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文章背景簡介  

BACKGROUND INTRODUCTION

細(xì)胞內(nèi)的遺傳信息通過多酶DNA修復(fù)機(jī)制（如堿基切除、核苷酸切除修復(fù)或O6－甲基鳥嘌呤－DNA－甲基轉(zhuǎn)移酶AGTs的直接損傷逆轉(zhuǎn)）得到保護(hù)，免受DNA損傷。AGTs是一類進(jìn)化上保守的生物催化劑，能夠在單個(gè)SN2樣反應(yīng)機(jī)制中直接不可逆地去除DNA上鳥嘌呤O6位的烷基。事實(shí)上，這些酶是細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮與形成DNA加合物的烷化劑作用相反（即去烷化）的主要因素。此外，人甲基轉(zhuǎn)移酶（hMGMT）的活性也會(huì)影響烷化劑的抗癌化療作用，因此，通常將不同的hMGMT滅活劑或抑制劑與烷化劑的化療聯(lián)合使用，以提高化療效果。

AGTs在臨床中的應(yīng)用，也需要能夠可靠、快速測量其活性的檢測方法。到目前為止，大多數(shù)測定方法都是基于攜帶放射性O(shè)6－甲基鳥嘌呤（O6－MeG）基團(tuán)的寡核苷酸的色譜分離。然而，這些都很耗時(shí)、繁瑣且不安全。最近，一些研究開發(fā)了可簡單快速檢測hMGMT活性的替代熒光檢測法。例如，Kool和他的同事設(shè)計(jì)了一種化學(xué)傳感器，可以將熒光變化與修復(fù)活動(dòng)中發(fā)生的鍵斷裂步驟相結(jié)合。此外，還有研究提出了利用光學(xué)標(biāo)記的DNA適體、基于DNA的電化學(xué)傳感器或含O6－Meg的雙鏈DNA （dsDNA）寡核苷酸與熒光底物競爭等其他方法。雖然這些方法易于使用、靈敏度高，但仍然迫切需要找到基于活性的DNA修復(fù)酶監(jiān)測新方法，所分析的DNA修復(fù)酶要具有足夠的通用性，以適用于廣泛的修復(fù)活性。

近年來，DNA納米開關(guān)作為一類新型的可編程探針應(yīng)運(yùn)而生，它可以靈敏、快速地檢測多種分子靶標(biāo)。DNA納米開關(guān)通常能夠被誘導(dǎo)發(fā)生構(gòu)象變化，在存在特定輸入的情況下可提供可測量的輸出。目前，人們已經(jīng)開發(fā)了許多使用DNA納米開關(guān)的策略，來檢測不同的目標(biāo)，例如pH值、金屬離子、小分子、蛋白質(zhì)或特異性抗體等。至關(guān)重要的是，因?yàn)樗鼈兊男盘?hào)與通過和靶識(shí)別所誘導(dǎo)的DNA探針的物理性質(zhì)的改變有關(guān)，所以這種構(gòu)象轉(zhuǎn)換傳感器通常具有高度特異性和選擇性的。

為此，意大利羅馬第二大學(xué) （University of Rome Tor Vergata）Nada Farag等人研究了一類新型DNA納米開關(guān)，命名為“折疊式修復(fù)DNA納米開關(guān)”，可用于監(jiān)測DNA修復(fù)活動(dòng)。他們設(shè)計(jì)了一種含有O6－MeG的熒光標(biāo)記DNA納米開關(guān)，該開關(guān)在酶修復(fù)后會(huì)發(fā)生與輸出信號(hào)變化相關(guān)的構(gòu)象變化。這一研究于2021年1月發(fā)表在了《Angewandte chemie international》（化學(xué)一區(qū) IF＝15．336）上，題為“Folding－upon－Repair DNA Nanoswitches for Monitoring the Activity of DNA Repair Enzymes”。原則上，這種方法允許直接測量任何甲基轉(zhuǎn)移酶的活性，從而為開發(fā)一種高通量測定甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑的簡便方法開辟了可能性。

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文章主要內(nèi)容摘要

ABSTRACT

此文提出了一種新的基于DNA的納米開關(guān)，在進(jìn)行酶修復(fù)后，它可能會(huì)經(jīng)歷構(gòu)象變化機(jī)制，從而導(dǎo)致熒光信號(hào)發(fā)生變化。此類折疊后修復(fù)的DNA納米開關(guān)是包含O6－甲基鳥嘌呤（O6－ MeG）核堿基的合成DNA序列，并標(biāo)記有熒光團(tuán)／猝滅劑光學(xué)對(duì)。這一理性設(shè)計(jì)的新型納米開關(guān)，只有在O6‐MeG堿基酶解去甲基化后，才能形成穩(wěn)定的分子內(nèi)Hoogsteen相互作用，并折疊成光學(xué)活性的三鏈DNA結(jié)構(gòu)。研究人員首先通過熒光實(shí)驗(yàn)和分子動(dòng)力學(xué)模擬表征了由酶修復(fù)活性誘導(dǎo)的折疊機(jī)制。然后，研究人員證明了折疊后修復(fù)的DNA納米開關(guān)適用于不同甲基轉(zhuǎn)移酶（包括人類同源物hMGMT）的特定底物，并且可以篩選出新型的潛在甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑。

       原文標(biāo)題 : 一種可高效監(jiān)測DNA修復(fù)酶活性的新型熒光標(biāo)記納米開關(guān)