北京大学在DNA模板控制技术方面取得新进展

　　DNA模板控制是一种利用DNA的碱基互补配对原理，以及DNA作为生物大分子的特性来对有机化学反应，分子间相互作用进行控制，促进，和标记的技术。近年来在有机合成，药物化学和化学生物学研究中得到广泛应用。并且也被当今主要制药公司采用，作为药物筛选方法，进行针对于一系列重要靶点的药物研发。北京大学化学院有机所李笑宇课题组一直从事与DNA模板控制相关的研究工作，近期取得了两个方面的进展。

　　图1：a) 用单一模板进行DNA-encoded library (DEL)的合成。b) 含有Inosine的单一模板结构。

　　DNA模板控制下进行分子库的合成原本在模板和分子库化合物之间是1对1的关系。即如果要合成一个1,000,000个化合物的分子库，就首先需1,000,000个DNA模板。对于DNA模板的合成，以及更为重要的序列设计，成为当今模板控制下分子库合成的一个难点。李笑宇课题组的研究工作利用了一种特殊的DNA碱基：Inosine (次黄嘌呤核苷，简写为“I”)。Inosine是一种天然核苷，但是和常规的ATCG不同，Inosine能够非选择性地和ATCG中任意一个碱基进行互补配对。利用这一特点，以及光裂解基团，酶联编码等设计，该课题组发展了一种单一模板技术 (universal template)。该技术能够使得所要合成的分子库不论有多么复杂，即便是有1,000,000个化合物，也能够仅仅用一个模板完成合成，大大地简化了DNA模板控制下的分子库合成。这一方法在高化学多样性的分子库的构建和相应的药物筛选中得到应用

　　图2：DNA模板控制下 (DPAL) 双探针体系对小分子蛋白质靶点的识别和捕获。

　　在发现一种具有生物活性的小分子后，能够准确地对该小分子所结合的蛋白质靶点的标记和识别，是阐明其生物活性的分子机理，了解所调控的信号传导通路，以及进行依据靶点的分子探针设计，进行药物研发的核心环节之一。该课题组将DNA模板控制引入到了对蛋白质的标记和靶点识别的工作中，发展了一种基于DNA的双探针体系DPAL (DNA-Programmed Affinity Labeling)。该技术将小分子和蛋白质靶点的结合与标记分开，通过两个DNA探针的碱基互补配对，并且引入光交联的方法，从而对小分子所结合的蛋白质靶点进行选择性地捕获。该技术解决了光交联基团对小分子本身和蛋白质结合性质的影响，实现了对低丰度 (0.02%)和低结合力 (解离常数Kd 3.2 μM) 蛋白质的选择性捕获和标记。该课题组正在将DPAL应用到一系列的小分子探针机理研究和靶点识别的工作中。