生物药物 - 细胞内表面稳定核酸复合物的模拟预测与实验验证

时间:2014-04-04

 

核酸复合物研究 - 细胞内表面稳定核酸复合物的模拟预测与实验验证
 
背景:体内扩增DNA往往在大分子拥挤(macromolecular crowding, MMC)的细胞内环境下进行。而体外PCR扩增目标DNA却并非在拥挤环境下进行,且包括:变性、退火及延伸三个步骤。由于扩增过程中,不同引物的退火延伸最适温度不尽相同,所以体外PCR的扩增效率受到影响。
 
思路:基于上述现象,来自新加坡的Raghunath教授提出假设:认为MMC不仅仅是体内PCR扩增的重要环境,在体外PCR扩增中对稳定核酸复合物也非常重要。使用DSCHARMm对核酸复合物进行分子动力学模拟,作者发现MMC环境有利于互补核酸链间的氢键保留,从而使DNA-DNA(RNA)复合物保持其原始的螺旋形状,最终稳定该核酸复合物。该模拟结果的正确性被随后的实时PCR(在MMC环境下)结果证明。
 
图1. DNA-DNA复合物进行1ns分子动力学模拟后的结构:(a) DNA-DNA复合物初始构象在307K温度下,
初始的40个氢键均被打断;(b)在限制性环境下(绿色环状),双螺旋结构中的初始40个氢键保留了11个。
 
图2. 20个碱基的DNA-DNA复合物在非拥挤non-crowded环境(open squre)、拥挤crowded环境下(filled squre)的解离曲线。拥挤环境所使用的材料包括:单独的Fc400, Fc400+Fc70,以及Fc400+Fc70+PVP360。解离曲线分别在1次、4次和40次PCR循环后测定。
 
Ref: KarthikS.Harve, Ricky Lareu, Raj Rajagopalan, et al. Nucleic Acids Research.2010, 38, 172-181.