嘌呤受体 P2X 配体门控离子通道 7 型 (P2X7R) 是一种三磷酸腺苷 (ATP) 门控离子通道。1-3 P2X7R 广泛存在于身体几乎所有组织和器官中,并在免疫、外周和中枢神经系统中高度表达,因此该受体在健康和疾病中发挥着重要作用。4-6 P2X7R 的过度表达与许多下游事件有关,以细胞特异性的方式进行,包括炎症、ATP 介导的细胞增殖和死亡、代谢事件和吞噬作用,并与多种炎症、免疫、癌症、神经、肌肉骨骼和心血管疾病有关。7-12 P2X7R 是一个有吸引力的治疗靶点,许多 P2X7R 拮抗剂已被开发用于治疗与 P2X7R 相关的疾病,如炎症、感染、神经、癌症和心脏疾病。 13-17 因此,P2X7R 已成为一个有趣的分子成像靶点,因为成像剂的开发与药物开发过程同步进行。18 先进的生物医学成像技术正电子发射断层扫描 (PET) 和单光子发射计算机断层扫描 (SPECT) 是两种有前途的分子成像方式,
核酸由核苷酸组成,核苷酸由磷酸、糖和含氮碱基组成。这些核苷酸通过糖和磷酸之间建立的磷酸二酯键相互连接。核苷酸是形成 DNA 和 RNA 的亚基,核酸与遗传和控制细胞活动有关。核苷酸由磷酸基团、含氮碱基和戊糖组成。核苷酸的组成部分。 • 五碳糖(戊糖):核酸中发现的戊糖是核糖(C 5 H 10 O 5 )和脱氧核糖(C 5 H 10 O 4 )。 • 含氮碱基:含氮碱基有两种类型:嘧啶和嘌呤。嘧啶具有由六个原子组成的环:胞嘧啶 (C)、胸腺嘧啶 (T) 和尿嘧啶 (U)。嘌呤有一个六原子环与一个五原子环融合。腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G)。 • 磷酸基团:磷酸基团源自磷酸。
DNA中的氮基碱包括腺嘌呤,鸟嘌呤和胞嘧啶,而RNA含有尿嘧啶而不是胸腺素。解旋启动DNA合成,而聚合酶是负责通过在生长链中添加核苷酸来复制DNA的主要酶。DNA的糖磷酸主链由磷酸二酯键一起保持。一个称为复制起源的特定序列是染色体上DNA合成的起点。DNA的双螺旋结构具有主要和次要凹槽,这对于其功能很重要。双螺旋的每个转弯都有这些凹槽,从而允许复制过程发生。在DNA复制过程中,氮基碱的正确配对对于维持遗传信息的完整性至关重要。此过程发生在细胞分裂之前,涉及DNA双螺旋的放松形成两个模板链。领先链是连续合成的,而滞后链则形成短片段,然后通过连接酶将其连接在一起。在复制位点形成Y形结构是过程中的重要一步。RNA或DNA的引物序列是DNA合成的模板,并且在复制完成后必须去除这些引物。参与DNA复制的键酶包括解旋酶,聚合酶和连接酶。旋转酶放松双螺旋,而聚合酶为生长链增添核苷酸。连接酶将滞后链的短片段连接在一起。连接5'和3'时,会形成磷酸酯主链。与DNA复制有关的一些重要术语包括前导链,滞后链,复制的起源和滑动夹具蛋白。DNA复制过程对于忠实地从一代细胞到下一个细胞的遗传信息传播至关重要。仅在RNA中发现的化合物被称为** uracil **,而** okazaki碎片**请参阅滞后链上的短段或片段。DNA的基本三维形状是A **双螺旋**结构,而RNA是单链,不稳定的,并且可以离开细胞核。基因由DNA组成,代表遗传的基本物理和功能单位。通过破坏弱氢键解解酶的酶称为**解旋酶**。平行但在相反方向的两个侧面称为**反平行**。嘧啶由单个碳环组成,而核苷酸由磷酸盐,糖和氮碱组成。DNA是双链,稳定的,并且保持在核内。根据夏尔加夫的统治,鸟嘌呤总是与胞嘧啶配对。核糖是RNA核苷酸中发现的糖,而脱氧核糖是DNA核苷酸中存在的5-碳糖。氢键将DNA的两条链组合在一起,** primase **是负责放下RNA底漆的酶。互补意味着一侧可以与另一侧配对或补充另一侧。由重复核苷酸制成的长聚合物称为DNA。五个氮基是腺嘌呤,鸟嘌呤,胸腺嘧啶,胞嘧啶和尿嘧啶。双螺旋的“主链”是磷酸骨架。** DNA聚合酶**是促催化DNA分子合成的酶中的一种酶。嘧啶衍生物包括三个氮基碱 - 尿嘧啶,胸腺嘧啶和胞嘧啶 - 它们是DNA和RNA的基础。复制涉及半守则复制,其中双螺旋分裂为两个不同的链。嘌呤分子由四个氮原子和六个碳原子组成。嘧啶由一个六元环和两个氮原子和四个碳原子组成。核苷酸是DNA和RNA的构件。** DNA解旋酶**是一种在DNA复制中起重要作用的酶,而氢键在解螺旋酶放松时会破裂。这是文本的重写版本:** DNA结构** DNA的基本构件是由重复核苷酸组成的长聚合物。这些氮碱分为两个主要群体:嘌呤(腺嘌呤,鸟嘌呤)和嘧啶(胸腺胺,胞嘧啶,尿嘧啶)。酶,例如DNA聚合酶,促进了DNA分子的合成。**复制过程**在半守保持复制期间,双螺旋分裂为两个单独的链。这些链充当新DNA合成的模板。该双螺旋的“骨干”由磷酸盐组组成。**核苷酸特征**嘌呤(例如腺嘌呤和鸟嘌呤)由一个六元环组成,带有四个氮原子和六个碳原子,而嘧啶(例如胸腺胺和细胞儿童)具有两个六氮环,具有两个六氮气,带有两个硝基原子和四个碳原子的环。核苷酸是DNA和RNA的基本单位。**涉及的酶** DNA解旋酶通过放开双螺旋在复制过程中起着至关重要的作用,这最终导致链分离。**氢键**作为解旋酶放松DNA链,核苷酸之间的氢键被损坏,从而使链分开。
所有这些疾病的特征都是在称为胞嘧啶-腺嘌呤-鸟嘌呤 (CAG) 三核苷酸重复的单元中发生特定的基因异常,导致产生具有扩展的多聚谷氨酰胺束的蛋白质。26 产生的蛋白质是有缺陷的,受影响的蛋白质在 polyQ 疾病中在功能和细胞内位置方面有所不同。此外,每种 polyQ 疾病都会影响不同的大脑区域和神经元细胞亚型。26 这些基因异常主要影响中枢神经系统,并与进行性退化、功能障碍和特定神经元群体的死亡有关。21,26,27,38,39
脱氧核糖核酸 (DNA) 的化学成分是通过共价键连接在一起的核苷酸,形成长链。这些核苷酸由一种称为脱氧核糖的 5 碳糖、一个磷酸基团和一个含氮的含氮碱基组成。含氮碱基有四种:腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤和胞嘧啶。核苷酸与一个分子的糖和另一个分子的磷酸共价结合。学生将描述和标记 DNA 的结构,包括核苷酸的组成和含氮碱基的配对。他们还将了解 DNA 分子的双螺旋形状以及磷酸基团和糖基团在其形成中的作用。
常见 B 型 DNA 和其他 DNA 构象之间的动态结构转变为基因表达提供了额外的调控层。1–4 G-四链体 (G4) 和 i-基序 (iM) 是两类重要的非规范 DNA 结构,分别在人类基因组中某些富含鸟嘌呤和胞嘧啶的区域形成。由于 iM 结构是通过堆叠插入的半质子化胞嘧啶碱基对 (C+:C) 形成的,因此最初认为 iM 的形成需要弱酸性 pH 值,然而,现在已经确定这些结构是在细胞环境中的生理 pH 值下形成的。5,6 G4 结构由 pi 堆叠的平面 G 四联体形成,其中每个 G 四联体由四个鸟嘌呤碱基组成,通过 Hoogsteen 氢键结合在一起,并通过生理相关的阳离子进一步稳定。 7–10 G4 和 iM 折叠机制已用于预测它们在基因组中形成的倾向以及它们在调控区域中的过度表达。5,11 此外,它们的结构特征
第七章 6MP 的故事 220720aa3 抗癌药物:发现和寻求治愈方法的故事 Kurt W. Kohn,医学博士,哲学博士 名誉科学家 分子药理学实验室 发育治疗学分部 美国国立癌症研究所 马里兰州贝塞斯达 kohnk@nih.gov 第七章 6-巯基嘌呤 (6MP) 的故事。1957 年,我来到 NIH,被分配到 NCI 的儿童白血病病房 -- 根据历史记录,该病房位于临床中心南侧 2 楼 (2East) -- 我帮助照顾患有急性白血病的病重儿童。使用甲氨蝶呤或 6-巯基嘌呤 (6MP),我们有时可以逆转急变期,这是疾病的晚期事件,如果不使用这种药物,将会迅速致命。虽然这两种药物都不能延长生存期,但它们在开发最终导致疾病持久治愈的药物组合方面发挥了作用。甲氨蝶呤的故事在第 5 章中讲述。本章重点介绍 6MP 及其相关 6-硫鸟嘌呤、它们的发现过程、作用机制和临床应用。6MP 的故事始于 1949 年,可能比第 6 章中讲述的 5-氟尿嘧啶的故事早几年。它始于 Gertrude Elion 和 George Hitchings 的工作(图 7.1),他们于 1988 年共同获得诺贝尔奖。1951 年,他们发表了对 100 种与嘌呤(腺嘌呤和鸟嘌呤)相关的化合物的研究(图 7.2)。他们研究了这些化合物在抑制或刺激干酪乳杆菌生长方面的作用。图 7.3 显示了他们早期实验之一的示例。他们最主要和最持久的发现是,他们最有效的抑制化合物是在 6 位添加硫原子的嘌呤(6-巯基嘌呤,6MP)(图 7.2);这种抑制作用可被诸如腺嘌呤之类的嘌呤逆转(Elion 和 Hitchings,1950 年;Elion 等人,1951 年)。(早期已知但效力较弱的 2,6-二氨基嘌呤也产生了类似的效果(图 7.3)。)他们继续测试 6MP 对小鼠癌症的影响,并对该药物抑制 S180 肉瘤肿瘤甚至治愈几只动物印象深刻(Clarke 等人,1953 年)。他们的一些其他嘌呤化合物抑制了更敏感的肿瘤的生长,但对 S180 几乎没有影响。
通过特异性校正治疗遗传病的概念几十年来一直是生物医学领域的焦点。理想的解决方案是提供一种精确的方法来永久修复此类突变而不会引入新的错误。早期的基因编辑尝试涉及使用锌指核酸酶、TALEN 和 CRISPR-Cas9 核酸酶在特定位点引入双链断裂,以刺激与外源供体 DNA 模板的同源重组以纠正缺陷。然而,这些技术也会以高频率引入插入/缺失。在这里,我们评估了瞬时 mRNA 治疗引入永久性单碱基编辑的潜力。碱基编辑器通过创新的改良 Cas9 系统提供了在体内纠正单点突变的潜力。胞嘧啶碱基编辑器 (CBE) 使用与胞嘧啶脱氨酶和尿嘧啶 DNA 糖基化酶抑制剂融合的 Cas9 切口酶。当引导链将胞嘧啶-鸟嘌呤碱基对导向基因组中的特定位置时,小窗口中的胞嘧啶-鸟嘌呤碱基对会高效地转化为胸腺嘧啶-腺嘌呤对,且插入/缺失最少。同样,腺嘌呤碱基编辑器 (ABE) 使用实验室进化的与 Cas9 切口酶融合的脱氧腺苷脱氨酶将腺嘌呤-胸腺嘧啶碱基对转化为胞嘧啶-鸟嘌呤对。与基于核酸酶的方法相比,使用碱基编辑器可增加靶向编辑频率,同时大大减少脱靶插入/缺失的形成。与病毒载体和质粒相比,mRNA 具有以下主要优势:1) 降低载体整合风险;2) 能够编辑难以转染的非分裂细胞,因为 mRNA 靶标是细胞质而不是细胞核;3) 可在体内重复给药,这对于病毒载体来说具有挑战性,因为衣壳存在免疫反应;4) 瞬时表达,这对于最大限度提高基因组编辑应用的特异性非常理想。在这项研究中,我们比较了 HEK293 细胞中经过序列优化、化学修饰的 CBE 和 ABE mRNA。Western blot 分析显示,与未修饰的 mRNA 相比,经过 5-甲氧基尿苷修饰、经过序列优化的 mRNA 表达更高。在培养细胞中,mRNA 的编辑频率高于质粒载体。我们展示了使用一个碱基编辑器 mRNA 同时编辑多个位点以及编辑以前无法访问的基因组位点的能力。这些结果证明了碱基编辑技术的深远潜力。最后,我们开发了一种小鼠模型,使用注射到小鼠受精卵中的 BE4max 变体 mRNA,该模型将用于在未来的研究中测试体内 ABE 校正。
常见的样品污染物,例如苯酚或鸟嘌呤盐可以错误地升高您的明显样品浓度或抑制下游反应。这就是为什么仅纯度比率就无法说明您的样本是否足够干净的整个故事。Thermo Scientific™Acclaro™样本智能技术可以识别多种不希望的物质,甚至可以识别DNA何时污染RNA样品。
DNA甲基化是调节细胞重编程和发育的必要表观遗传机制。使用全基因组纤维纤维测序的研究表明,人类和小鼠细胞和组织中的脱离DNA甲基甲基景观。然而,导致细胞类型之间巨核尺度甲基组模式差异的因素仍然鲜为人知。通过分析公共可用的258个人和301个小鼠全基因组纤维纤维测序数据集,我们透露,富含鸟嘌呤和胞嘧啶的基因组区域(位于核中心附近)在胚胎和生殖线重编程过程中都非常容易受到全球DNA脱甲基化和甲基化事件的极大影响。更重要的是,我们发现在整体DNA甲基化过程中产生部分甲基化结构域的区域更有可能恢复全球DNA脱甲基化,含有高水平的腺嘌呤和胸腺素,并且与核层层相邻。受其鸟嘌呤感染的基因组区域的空间特性可能会影响参与DNA(DE)甲基化的分子的可及性。这些特性塑造了巨型尺度的DNA甲基化模式并随着细胞的分化而变化,从而导致细胞类型中不同的巨型尺度甲基甲基组模式的出现。