合集说说我实验室的研究Aptamer及其他Word下载.docx
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的定义，改变了人们对RNA的看
法，更重要的是，它让生命起源问题突然变得豁然开朗：
"
生命的起源到底是DNA还是蛋
白质呢？
hoho，大概都不是，最有可能承担这一任务的是RNA。
然而，Dr.Greenberg教育我们说，"
Whatmattersinscienceisnotwhatcan
possiblyoccur,butwhatactuallydoesoccur."
RNA到底是不是生命的起源呢？
几亿
年前的事情我们很难找到直接的证据，但是，有几件事可以支持RNA为生命起源这个假说
：
一、如果我们能找到完全或者主要依赖RNA进行生命活动的生物；
二、如果在现存生物
的基因组里找到负责基本生命活动的功能性RNA的"
痕迹"
；
三、如果我们能够从随机RNA
序列库中筛选到能够完成基本生命活动的RNA序列。
两件事比较难，我了解的也不多，这
里就不说了。
现在主要说说第三个。
30个碱基的RNA序列理论上就有10E8种，从这么多的随机序列中找出具有特定功能的序列
实非易事。
人们当然从最简单的事情做起。
什么生物学功能最简单呢？
--Binding!
如果
对于任意给定的粒子（包括离子、生物小分子、寡肽、蛋白质等），如果我们都能找出
一个有相当强亲和性和特异性的RNA序列，那我们就向证明"
RNA起源说"
迈出了一……小
步:
-P90年代初许多人用不同分子作为target筛选了和它们特异性结合的RNA分子，并把
这种RNA叫做aptamer。
比较著名的一个工作是90年我老板AndrewEllington在Massachus
ettsGeneralHospital的J.Szostak实验室读博后时发的一篇Nature，它们用几种有机
染料做靶分别筛选出了aptamer。
紧接着，在Ellington和Szostak在92年又用相似的方法
筛选出了可以和靶分子特异性结合的单链DNA分子，从而证明了单链DNA也可以折叠成特
殊的三维结构，并暗示DNA可能也会具有催化活性。
事实上现在人们已经筛选出了多种具
有催化活性的DNA分子。
筛选Aptamer的方法叫做SELEX或invitroselection，我前面的一篇帖子里有较详细的
介绍，简言之，就是mixing->
incubate->
separation->
RT->
PCR->
transcription这样一
遍一遍地循环。
但是aptamer本身并不是这么简单的事情，这里面有很多问题。
比如apta
mer的三维结构是什么样子？
它和靶分子到底是通过什么力结合的？
Kd大概在什么范围？
亲和性和特异性能否和抗体-抗原作用相比？
特异性是如何实现的？
是不是对任何分子都
能筛选出与之结合的aptamer？
带负电的行不行？
……近十几年里许多研究回答了这些
问题。
我就不想细说了，大体说来，aptamer和其他structuralRNA一样，三维结构比较
复杂，不像蛋白一样有疏水内核和亲水表面，结构比蛋白更加dynamic。
在aptamer的折
叠以及aptamer-ligand结合过程中，除了氢键，比较有特点的力是stacking（不仅是碱
基之间，所有带有π轨道的环状平面分子之间都有可能形成stack）。
一般来说平面的、
氢键供体和受体多的、带正电的分子比较容易筛选出对应的aptamer，得到的aptamer亲
和性也较强，但许多非平面的，带负电的分子也能筛选出对应的aptamer。
Kd值从分布在
pM级到uM级，比较typical的Kd在几百nM左右，基本可以和抗体-抗原作用相比了。
多数a
ptamer特异性也较高，比如茶碱的aptamer对茶碱的亲和力是对咖啡因（比茶碱仅多一个
甲基）亲和力的10,000倍。
作为aptamer的发明人之一，我老板在当老板之后做起了aptamer的应用研究。
虽然我们
实验室方向比较杂，但aptamer的应用还是最主要的方向。
Aptamer有着很大的应用前景
，现在也有不少有趣的工作。
比较容易想到的是作为抗体的替代品，做一些检测和治疗
上的工作。
比如做我旁边的那个研究生在做aptamer芯片，用于蛋白组学研究。
另外，许
多和蛋白质结合的aptamer会抑制靶蛋白的活性，比如thrombinaptamer的50%抑制浓度
为25nM。
这提示aptamer可以作为蛋白抑制剂用于治疗。
我们实验室的另一个"
拳头项目"
就是筛选、优化、修饰（增强RNA在体内的稳定性）HIV中几种重要蛋白的aptamer，据说
有一个还已经FDAapproved。
除了作为药物，aptamer还可以用于定向给药。
我在做的工
作嘛……就是筛选和特定的糖结合的抗体，因为技术上的原因，直接用糖作靶不太方便
，所以我现在先用一个高度糖基化的蛋白--Mucin作靶来筛选。
这个大项目的big
picture还是挺宏伟的，如果我们能有很多针对各种单糖，以及各种常见结合方式的双糖
、三糖的aptamer，将很大程度上扩展现在的lectin技术。
但这个项目我会做到哪里我也
不清楚，因为在我们实验室每个人手头都做三个项目，如果其中的某个项目进展很慢或
者实在没兴趣可以扔掉一个。
其实现在做这个项目主要就是练SELEX的技术，学习一些pr
inciple。
下面介绍一下跟aptamer有关的一个比较有趣的东西，叫做Riboswitch。
很多aptamer在没有ligand结合的时候是没有稳定的高级结构的，但当ligand存在时就会
折叠成紧密的三级结构。
于是有人把某种小分子的aptamer插在E.colimRNA的核糖体结
合位点（Ribosomebindingsite,RBS）和起始密码子之间，当小分子不存在时，核糖
体能顺利读过aptamer区域，翻译蛋白质；
但当小分子存在时，apatmer区域紧密折叠，
使得核糖体不能顺利读过，抑制了蛋白质的翻译。
这是完全人工构造的翻译水平的调控
模型。
实际上有很多natural的riboswitch的例子，作用机理多种多样，但大多出现在5'
UTR，而且都是利用小分子与mRNA上aptamer区域的相互结合改变RNA结构，从而调节翻译
或转录中止。
Yale的RonaldBreaker就是因为发现了这些自然的riboswitch而扬名利万
，最近两年风光无限。
我老板有一个rotationproject，就是把ATPaptamer（可以区分
ATP和ADP/AMP）构造成riboswitch，后面接上报告基因，实时反映细胞内的能荷。
但好
像还没人愿意做这个项目。
我正在酝酿中的一个project也是利用人工riboswitch来对一
些蛋白进行engineering，现在还在可行性验证阶段，呵呵。
写得比较乱哈？
其实跟aptamer有关的有趣的工作还有好多，但大都属于科学家（或者说
发明家）的灵光一闪，没什么主线。
如果把topic扩展成"
从随机核酸/肽序列库里筛选功
能性序列"
，那么故事就更多了。
我了解的也主要是些皮毛，大家如果感兴趣的话我可以
现趸现卖，呵呵
我们实验室也还有其他的方向，比如上个月几个本科生用E.coli给老板照相，并发在Nat
ure上这件事就挺有意思。
他们把cyanobacterium里感受红光的phytochrome及其下游通
路中的蛋白移植到用大肠杆菌里，接上LacZ"
显色"
，把这样的E.coli涂在平板上，平板
就成了感光发色的"
胶卷"
。
最近老板这张E.coli版大头贴又入选了Nature的年度Gallery
。
也算是小风光了一把，呵呵嗯，越写越乱了，先写到这吧。
大家有什么砖尽管拍，呵呵
☆──────────────────────────────────────☆
aspirin（司马不光）于2005年12月28日14:
32:
19星期三提到：
为了方便大家阅读，把Biotechen前面那片帖子考到这里。
发信人:
津非昔比）,信区:
Re:
多谢版主去除乱码Re:
蒲慕明神经所2005年?
..
饮水思源（2005年12月12日12:
59:
54星期一）,转信SELEX=SystematicEvolutionofLigandsbyEXponentialenrichment
也就是invitroselection.
是一个外延比较广泛的技术，基本思想是
先合成一段随机核酸序列（flankedbydeterminedsequences），然后用某种方法将具
有某种活性的核酸和不具有该活性的核酸分离开，然后扩增具有活性的核酸，用同样的
方法进行下一轮筛选。
根据不同的目的，进行几轮到几十轮的筛选，就能得到具有所需
活性的序列。
具体到转录因子这个问题，就合成几十个nt的随机序列dsDNApool.将这个pool和转录
因子一起incubate一段时间，然后过硝酸纤维膜，不和转录因子结合的dsDNA就流过去了
和转录因子结合的dsDNA被留在膜上。
然后把膜上的DNA洗脱下来，PCR，继续下一轮。
当DNApool和转录因子结合比较强的时候，就建库，测序。
呵呵，我现在正在做的就是这个东东。
不过我是筛选和目标蛋白bind的ssRNA，也就是所
谓的aptamer。
从开学到现在做了10来个round还没什么结合活性呢:
-P【在Biotechen（江米小枣·
津非昔比）的大作中提到:
】
:
在说我们实验室的工作之前，先撤虎皮做大旗讲讲著名的1989年的诺贝尔化学奖。
纪80年代初，UniversityofColorado的ThomasCech和Yale的SydneyAltman分别发现
四膜虫第一类内含子和RNaseP的RNA部分具有催化活性，从而证明了RNA不仅仅是DNA到
蛋白质的信号员，而且也可以像蛋白质一样催化化学反应，并因此获得了1989年的Nobel
化学奖。
好像是为人们打开了一扇窗，一下子开阔了人们的视野。
释这句话简直再完美不过了。
法，更重要的是，它让生命起源问题突然变得豁然开朗：
白质呢？
然而，Dr.Greenberg教育我们说，"
.................（以下省略）☆──────────────────────────────────────☆
redaiyu（热带鱼）于2005年12月28日17:
09:
27星期三）
提到：
顶一个，呵呵！
现在还对你们老板那个以病毒的滚轮复制机制为基础的检测方法记忆犹新，想象力不是一
般的强。
【在Biotechen的大作中提到:
上世:
纪80年代初，UniversityofColorado的ThomasCech和Yale的SydneyAltman分别发现:
四膜虫第一类内含子和RNaseP的RNA部分具有催化活性，从而证明了RNA不仅仅是DNA到:
蛋白质的信号员，而且也可以像蛋白质一样催化化学反应，并因此获得了1989年的No..
RNAcandochemistry.记得arabi学长好像说过，得诺贝尔奖的?
用catalyticRNA这个工作?
的定义，改变了人们对RNA?
生命的起源到底是DNA还是蛋:
possiblyoccur,butwhatactuallydoesoccur."
?
年前的事情我们很难找到直接的证据，但是，有几件事可以支持RNA为生命起源这个?
：
二、如果在现存?
的基因组里找到负责基本生命活动的功能性RNA的"
三、如果我们能够从随机RNA:
序列库中筛选到能够完成基本生命活动的RNA序列。
两件事比较难，我了解的也不多?
里就不说了。
30个碱基的RNA序列理论上就有10E8种，从这么多的随机序列中找出具有特定功能的?
实非易事。
?
对于任意给定的粒子（包括离子、生物小分子、寡肽、蛋白质等），如果我们都能找出:
一个有相当强亲和性和特异性的RNA序列，那我们就向证明"
迈出了一……小:
（以下引言省略...）☆──────────────────────────────────────☆
bacbac（bac）于2005年12月28日23:
44:
34星期三）
赞美的话就不罗嗦了。
本来看你文章之前我就拎起了一砖，高举过头。
忽然看到四膜虫，后有Greenberg的教诲，紧跟Aptamer大牛的介绍。
抬起的手不觉缩了回来，
最后看到你老板带领本科生到NATURE去拍照，“帮当”一声，不留神松手，砖砸自己脚上
了。
砖没的拍了，灌个水：
有没有想办法把HIV给控制住？
goldgoldgold（exiting&
revolutionary）于2005年12月29日00:
23星期四）
up！
qqz（球球）于2005年12月29日02:
15:
01星期四）
同感同感！
赞一个先！
谁说师弟捣浆糊来着？
！
我发现和技术创新有关的research比basicresearch更需要creativity.
比如e.coli照像这个，以及怎么设计各种巧妙的实验的思路，
很值得我们学习！
【在bacbac的大作中提到:
赞美的话就不罗嗦了。
本来看你文章之前我就拎起了一砖，高举过头。
忽然看到四膜虫，后有Greenberg的教诲，紧跟Aptamer大牛的介绍。
抬起的手不觉缩了回来，
最后看到你老板带领本科生到NATURE去拍照，“帮当”一声，不留神松手，砖砸自己..
了。
砖没的拍了，灌个水：
有没有想办法把HIV给控制住？
aspirin（司马不光）于2005年12月29日02:
55:
54星期四提到：
具体说说
【在redaiyu（热带鱼）的大作中提到:
顶一个，呵呵！
现在还对你们老板那个以病毒的滚轮复制机制为基础的检测方法记忆犹新，想象力不是一
般的强。
aspirin（司马不光）于2005年12月29日03:
04:
55星期四提到：
问两个问题。
第一个，aptamer是RNA，那么它会不会很容易降解掉？
这个对于它的应用是不是一个比较大的限制？
你提到的修饰能在多大程度上缓解这个问题？
第二个，怎么把aptamer连到RBS上面？
【在Biotechen（江米小枣·
.................（以下省略）☆──────────
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