質譜技術在G-四鏈體研究中的進展

譚 江，李亦舟，周 江

(1.重慶大學藥學院，重慶 400030；2.北京大學化學與分子工程學院，北京 100871)

核酸是由核苷酸單體組成的生物大分子，是生物體重要的遺傳物質，其結構具有多樣性的特點，除了能夠形成經典的DNA雙螺旋結構[1]、RNA發(fā)卡結構[2]外，還可以形成諸如G-四鏈體[3]、i-motif[4]、Z-DNA[5]等非典型的高級結構。G-四鏈體最早由Davies等[3]在對鳥嘌呤核苷酸凝膠結構進行X射線衍射實驗中發(fā)現(xiàn)，其結構是富G核酸序列的G堿基之間通過Hoogsteen氫鍵首先形成G-四分體平面，再由2層及以上的G-四分體通過π-π鍵堆疊而成。因G-四鏈體在癌基因的調控與表達過程的重要作用，引起了研究者們極大的興趣。在人體內有許多可能形成G-四鏈體的富含鳥嘌呤的核酸序列，這些富G序列主要存在于端粒、基因啟動子區(qū)及功能基因組等區(qū)域[6-10]。目前，G-四鏈體已經成為癌癥等相關疾病的重要靶標，同時還在化學不對稱催化[11-14]、生物傳感器[15-18]等相關領域被深入研究。

G-四鏈體結構與性質的研究方法較多，如表面等離子體共振(surface plasmon resonance, SPR)[19-20]、圓二色光譜(circular dichroism, CD)[21-24]、差示掃描量熱法(DSC)[25-26]、X射線晶體學(X-ray)[27-29]、核磁共振(nuclear magnetic resonance, NMR)[30-32]等，但是大多存在核酸樣品用量大、數(shù)據(jù)不直觀、操作復雜等局限性[38]。而質譜因其靈敏度高、準確度高、樣品量少、分析速度快的特點，已成為研究G-四鏈體及G-四鏈體與小分子配體之間的非共價相互作用不可或缺的工具[33-43]。

1 G-四鏈體形成、結構的質譜研究

1.1 G-四鏈體的形成與結構特征

1993年，Smith等[37]利用電噴霧質譜在乙二胺四乙酸和磷酸鈉溶液中觀察到G-四鏈體的存在。……