基本信息
題目：Both enrichment and fluorogenic labelling of 5-formyluracil in DNA（DNA中5-醛基尿嘧啶的富集與熒光標記檢測）
期刊：Chemical Science
主要技術：引物合成
研究背景
2014年德國慕尼黑大學大學Thomas Carell教授首次報道了TET酶可以氧化胸腺嘧啶變成5羥甲基尿嘧啶（Nat. Chem. Biol. 2014, 10, 574）。這一結果揭示了胸腺嘧啶（T）的氧化產物（5hmU、5fU、5caU）可能存在著一定的表觀學意義。2015年劍橋大學Balasubramanian shanker篩選了一系列的生物素化的有機小分子用于5醛基尿嘧啶的富集（J.Am. Chem. Soc., 2015, 137, 9270），并于今年，將其用在針對真核生物的寄生蟲利什曼原蟲（eukaryote parasite Leishmania）的5羥甲基尿嘧啶的全基因組測序(Genome Biol，2017,18，23)。DNA的氧化損傷是誘發多種疾病的重要因素之一。而人體中DNA的主動去甲基化過程，本身就伴隨著對修飾堿基的氧化損傷-切除修復。而醛基修飾堿基是體內DNA損傷修復的關鍵中間體。
研究內容
2017年武漢大學首次報道了一個丙二醇保護的5fU固相合成DNA單體，并將其結合到了傳統的DNA固相合成中，實現了對這一技術的突破（Nano Res., 2017, DOI:10.1007/s12274-017-1445-2.）（見圖1）。傳統的5fU-DNA鏈的合成主要通過Pt催化-氧化鋨氧化-高碘酸鈉氧化，由于其使用的催化劑劇毒限購，對設備要求高，使得很長時間，5fU-DNA合成沒有顯著的突破。值得一提的是，武漢大學這項技術的革新突破，結合我司優勢資源。由研究團隊提供DNA固相合成單體，我司定制引物合成業務，可以非常高效保質保量的在短期內合成。（見圖2）
近日，國際著名學術期刊《Chemical Science》（IF=9.144）發表了武漢大學在這個領域內的最新成果（Chem. Sci., 2017, DOI:10.1039/C7SC00637C）。該研究團隊設計合成一個生物素化的含有鄰苯二胺結構的萘酰亞胺探針，并將其用于熒光檢測在Hela細胞中經過伽馬射線誘發產生5fU，以及實現對5fU的選擇性富集。其中小分子的作用機理是，通過鄰苯二胺中的氨基富裕的電子發生PET效應，猝滅了萘酰亞胺的熒光。當探針分子高選擇性的與5fU發生共價作用以后，PET效應消失，熒光重新恢復。并且這個探針接有生物素，可以在后期應用于生物素-親合素系統(Biotin-Avidin—System,BAS)，實現對5fU的選擇性富集（見圖3）。
研究結果
1、生物素化的鄰苯二胺-萘酰亞胺探針分子對含有5fU-DNA鏈的選擇性反應
研究人員首先試了含有5fU的人工合成的DNA鏈，通過高效液相色譜，DNA凝膠電泳，熒光儀器以及聚合酶中止反應證明了探針分子對5醛基尿嘧啶反應完的高選擇性（見圖4）。
2、對伽馬射線處理Hela細胞的成像
作者將Hela細胞分成了三組，分別是進行伽馬射線照射，不加化合物；不進行伽馬射線照射，加化合物，以及伽馬射線處理后進行化合物孵育（見圖5）。
文章小結
該研究創建了一個生物素化的鄰苯二胺-萘酰亞胺探針分子，不僅可以在生理條件下的熒光標記5fU，還能對其進行選擇性的富集。這一策略可以應用于伽馬射線處理以后的Hela細胞中，也具有用來研究整個基因組修飾堿基含量的潛能。設計針對5fU檢測的化合物的策略可能適用于其他含有鄰苯二胺猝滅的熒光基團。
文獻來源
Zhou X. et al., Both enrichment and fluorogenic labelling of 5-formyluracil in DNA. 2017, Chem. Sci.