生物大分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)研究一直是國際上最活躍的課題之一，特別是近年來分子生物學的興起給人們在分子水平上研究功能性生物分子展示了廣闊的前景。堿基對是構(gòu)建形成DNA、RNA單體以及編碼遺傳信息的基本單元，DNA是儲存、復(fù)制和傳遞遺傳信息的物質(zhì)基礎(chǔ)，而堿基作為“功能單元”，在許多生物功能中都發(fā)揮承載信息和特征識別的作用。科學家們對于堿基互補在分子識別和大分子設(shè)計上的興趣激發(fā)了他們在眾多領(lǐng)域的新探索。新型含有堿基對的高分子衍生物在基因治療、超分子構(gòu)筑以及模板聚合等領(lǐng)域有重要研究價值。
最近，北京化工大學湯華燊教授和馮岸超副教授課題組在傳統(tǒng)的高分子聚合物上引入了堿基基團，通過RAFT活性聚合方法合成含有堿基對的兩親性高分子嵌段聚合物，使其在水中自組裝形成膠束的過程中同時進行堿基配對，而且這種堿基相互作用力在一定條件下能被破壞。該工作被選為當期的封面文章被重點推薦。
圖一，當期雜志封面（末端堿基功能化的兩親性聚合物的組織裝與分子識別）
他們首先用化學方法改性傳統(tǒng)堿基，將具有反應(yīng)活性的羥基接在堿基上，然后與RAFT試劑DTTCP發(fā)生酯化反應(yīng)，合成含有堿基的RAFT試劑，用其引發(fā)OEGMA和BMA單體聚合得到四種不同的兩親性嵌段共聚物。之后用這四種不同的兩親性嵌段共聚在pH值為7.5的PBS緩沖液中進行自組裝，然后在體系中加入相應(yīng)的另一堿基小分子與組裝形成的膠束進行堿基配對。
圖二，四種末端堿基官能化兩親性聚合物的制備過程
該團隊用核磁等表征手段發(fā)現(xiàn)了當堿基官能團修飾在親水鏈段末端時，堿基膠束與體系中自由分散的對應(yīng)堿基可以發(fā)生氫鍵相互作用。而當堿基官能團修飾在疏水鏈段末端時，由于此時堿基官能團大多包裹在膠束的內(nèi)部，體系中存在的自由分散的與之對應(yīng)的堿基無法突破層層膠束的阻礙，所以此時沒有堿基配對行為，也就沒有分子識別。
除此之外，該團隊還發(fā)現(xiàn)隨著溫度的增加，已經(jīng)發(fā)生堿基配對行為的膠束中的氫鍵可以被破壞掉，在膠束上配對連接的堿基可以再次被釋放出來，這為藥物釋放、基因治療等發(fā)面的研究提供了新思路。
圖三，不同溫度下堿基核磁特征峰的位移
以上相關(guān)成果發(fā)表在Polymer Chemtry (Poly. Chem, 2018, 9, 5086–5094 )上。論文的第一作者是北京化工大學材料科學與工程系的王牧博士，通訊作者為湯華燊教授和馮岸超副教授。
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