聚腺苷酸及其在生命科学领域的应用

时间: 2022-11-07
作者: 百灵威
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聚腺苷酸及其在生命科学领域的应用-百灵威

多聚腺苷酸(poly(A))由100-500 kDa的腺嘌呤(A)核苷酸序列组成,是一种以冻干形式存在的均聚物。

结构上它与poly(A)尾(位于大多数成熟mRNAs 3'端,约50 - 250个腺嘌呤残基的内源性延伸)相同,在真核、原核细胞和各种病毒中普遍存在。

真核生物的poly(A)尾是由poly(A)聚合酶在细胞核中聚腺苷酸化合成的,这一加尾反应对转录终止、mRNA稳定性、向细胞质的输出及翻译效率都十分重要。此外,异常多聚腺苷酸化与导致人类疾病的蛋白表达异常有关。

自20世纪70年代首次报道poly(A)尾以来,合成的poly(A)已被证明用途广泛,可用于:

1、PCR扩增前增强生物样品中DNA的提取效率

poly(A)在固相和微流基二氧化硅提取中用作载体分子,可显著提高从微量生物样品中沉淀法提取DNA的效率。[1-2]

2、PCR扩增前增强生物样本(病毒)RNA的提取效率

poly(A)可被添加到RT-qPCR或ddPCR (ddPCR)扩增前,临床SARS-CoV-2病毒样本RNA的提取缓冲液中。[3]基于CRISPR提取病毒RNA的新型诊断方法已开发并商业化,这些方法更快、更灵敏、并可快速用于新出现的病毒诊断。[4-5]

3、重悬冻干gBlocks

Poly(A)可重悬含有双链(对照)DNA的冻干gBlocks,用于ddPCR试验的验证。[6]

4、部分抑制Exo1的外切酶活性

在DNA双链断裂后,聚ADP -核糖(PAR)被合成,与Exo1结合,介导早期末端切除并抑制其外切酶活性。研究表明,Poly(A)在体外只部分抑制Exo1的外切酶活性。[7]

5、研究与mRNA腺嘌呤残基相互作用的小分子的药理活性,为核酸靶向药物的开发提供思路。

研究发现,三种小的异喹啉类生物碱(珊瑚碱、黄连素和巴马汀)与Poly(A)具有较高的亲和力。如黄连素通过与DNA TATA框和poly (A)尾同时相互作用可调节基因表达。[8]

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参考文献
  1. Shaw, K. J., Thain, L., Docker, P. T., Dyer, C. E., Greenman, J., Greenway, G. M., & Haswell, S. J. (2009). The use of carrier RNA to enhance DNA extraction from microfluidic-based silica monoliths. Analytica chimica acta, 652(1-2), 231–233.
  2. Kishore, R., Reef Hardy, W., Anderson, V. J., Sanchez, N. A., & Buoncristiani, M. R. (2006). Optimization of DNA extraction from low-yield and degraded samples using the BioRobot EZ1 and BioRobot M48. Journal of forensic sciences, 51(5), 1055–1061.
  3. Yu, F., Yan, L., Wang, N., Yang, S., Wang, L., Tang, Y., Gao, G., Wang, S., Ma, C., Xie, R., Wang, F., Tan, C., Zhu, L., Guo, Y., & Zhang, F. (2020). Quantitative Detection and Viral Load Analysis of SARS-CoV-2 in Infected Patients. Clinical infectious diseases: an official publication of the Infectious Diseases Society of America, 71(15), 793–798.
  4. Broughton, J.P., Deng, X., Yu, G. et al. CRISPR–Cas12-based detection of SARS-CoV-2. Nat Biotechnol, 38, 870–874 (2020).
  5. Ding, X., Yin, K., Li, Z. et al. Ultrasensitive and visual detection of SARS-CoV-2 using all-in-one dual CRISPR-Cas12a assay. Nat Commun 11, 4711 (2020).
  6. Miyaoka, Y., Berman, J. R., Cooper, S. B., Mayerl, S. J., Chan, A. H., Zhang, B., Karlin-Neumann, G. A., & Conklin, B. R. (2016). Systematic quantification of HDR and NHEJ reveals effects of locus, nuclease, and cell type on genome-editing. Scientific reports, 6, 23549.
  7. Cheruiyot, A., Paudyal, S. C., Kim, I. K., Sparks, M., Ellenberger, T., Piwnica-Worms, H., & You, Z. (2015). Poly(ADP-ribose)-binding promotes Exo1 damage recruitment and suppresses its nuclease activities. DNA repair, 35, 106–115.
  8. Yuan, ZY., Lu, X., Lei, F. et al. (2016). TATA boxes in gene transcription and poly (A) tails in mRNA stability: New perspective on the effects of berberine. Sci Rep 5, 18326.
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