text: 【分析】高亲和力的腺苷和ATP适体的筛选、表征及应用
  腺苷和三磷酸腺苷（ATP）的经典DNA适体（aptamer）在生物传感、成像和DNA纳米技术等领域应用广泛。该适体序列最早由Szostak课题组于1995年报道，且在之后的适体筛选中多次出现。该适体只有27个碱基，并且能够同时结合两个靶标分子，其中对腺苷的解离常数（）为6 μM左右。然而，已报道的筛选均使用高浓度的ATP作为目标物，是否能获得更高亲和力的腺苷和ATP适体呢？近日，加拿大教授课题组与经典适体相比，新适体亲和力提高了约30倍。在该实验中，筛选是通过将DNA文库固定在琼脂糖珠表面实现的。研究发现，通过将目标物浓度降低到微摩尔浓度范围，经典适体序列在早期轮次的筛选中仍然主导着文库，但在后来的轮次中明显被抑制（图1）。这说明经典的适配体并不是亲和力最强的，而是在早期轮次筛选中丰度最高的。随后，作者对两个适体分别进行了截短，并对其亲和力用等温热滴定方法（ITC）进行了表征（图2）。研究发现，相较于经典适体，新筛选出来的适体Ade1301和Ade1304对于腺苷具有更高的亲和力。有趣的是，作者将图2A/B中间的绿色部分去掉，发现截短后的适配体在亲和力方面与原来没有差别。需要注意的是，新适体只结合一个目标分子而不是两个。作者通过ITC实验分别测量了突变后的适体与腺苷的结合力，并对筛选出来的适体进行了二级结构的预测。在二级结构的分析中，作者发现在保守区域中，经典的DNA适体和筛选出来的DNA适体都富集了嘌呤。紧接着，作者使用来自筛选的深度测序数据，解决了经典适体中单位点适体和突变分布等长期存在的问题。筛选结果中确实存在单位点经典适体，只是占比很低。另外，点突变的分布也和实验预期的选择性符合。最后，作者还将新适体与之前报道的几款ATP适体进行了比较。作者通过设计的链置换生物传感器进一步验证了Ade1301b适体的识别能力。研究结果显示，与其他核苷（包括鸟苷、胸苷、胞苷和尿苷）相比，Ade1301b适体对腺苷表现出良好的特异性（图3）。相对于腺苷，该适体对ATP的结合能力较弱。但是当靶标浓度较低时，该传感器可以展现出对ATP较好的区别性。这一成果近期发表于，博士研究生为文章的第一作者，教授为通讯作者。丁玉哲，滑铁卢大学化学系博士生，导师为刘珏文教授。主要研究适配体筛选过程的基础问题。2019年获得宾夕法尼亚州立大学材料系硕士学位，2021年获得加州大学河滨分校生物工程系硕士学位。刘珏文，加拿大滑铁卢大学化学系教授，博士生导师。2000年获得中国科技大学化学本科学位。2005年获美国伊利诺伊大学化学系博士学位。自2009年起受聘于加拿大滑铁卢大学。获得加拿大化学会Fred Beamish奖和McBryde奖章，并于2019年入选加拿大皇家学会（青年学院）。近年来发表期刊研究论文共计400余篇，引用数达38000余次。H-index为93。担任杂志核酸部分编辑， (TrAC)，《中国化学快报》和副主编，编委，和编委会顾问。现主要从事核酸适配体、纳米材料和软物质的分析化学、物理化学以及表面性质的研究。