三螺旋DNA 简介 三螺旋DNA 不是DNA 在自然态下的主要结构,而是在特定的条件下形成的。它是由一条ODN 通过与双链DNA 形成Hoogsteen键或反Hoogsteen 键,在其大沟处紧密缠绕而成。具体就是富含嘧啶的ODN 与双链DNA 的富含嘌呤的链以平行的方式键合,形成Hoogsteen 键;富含嘌呤的ODN 与双链DNA 的富含嘌呤的链以反平行的方式键合,形成反Hoogsteen 键。与双螺旋相类似,三螺旋DNA 的组成结构基元是三碱基体。目前一般认为三碱基体有嘧啶-嘌呤-嘧啶型(Py-型)和嘌呤-嘌呤-嘧啶型(Pu—型)两种基本类型。这些三碱基体也具有专一性,具体体现在T、C+、G、A 分别要接在AT、GC、GC 和AT 碱基对上。 Hoogsteen 键或反Hoogsteen 键的形成只是构筑三螺旋的必要条件;要想使三螺旋具备一定的生物学功能,实现它的实际应用,还必须保证它具有一定的稳定性。影响三螺旋DNA 稳定性的因素可分为内部因素和外部因素两方面。内部因素主要是指链长、碱基序列组成、骨架本性等因素。这些因素主要是通过影响第三条链键合时碱基配合的强度、氢键相互作用的强度以及双链受体重排时的能量大小来影响所形成的三螺旋的稳定性的。许多研究表明,碱基错配对三螺旋稳定性的影响很大,这对于理解三螺旋结构在体内形成的专一性具有明显重要的意义。另外,不同位置 的错误 匹 配对稳定性的影响也不同。比如 ,中 心 部位的错误 匹 配就要比 靠 近 两端 的错误 匹 配使螺旋更 加 不稳定。影响三链核 酸 稳定性的外界 因素主要包 括 溶 液 的pH 值 、溶 液 中阳离子的浓度、配基结合作用力的大小等。需要指出的是,尽管已发现在生物体内和体外都可以形成三螺旋 DNA 结构,但研究各种外界因素特别是金属离子对三螺旋 DNA 稳定性的影响时大多是从化学的角度、在生物体外进行的;但在生物体外的研究对于指导三螺旋结构在生物体内的应用同样具有很重要的意义。 (一)三链 DNA 分类 现在所沿用的核酸三螺旋的定义基本是 Felsenfield 于 1957 年所提出的。 根据第三条核苷酸链是以 Hoogsteen 还是反 Hoogsteen 氢键配对方式结合到双螺旋上,可产生至少两种三螺旋的结构类型:“嘧啶型”和“嘌呤型”。 1.“嘧啶型”三螺旋 D N A “嘧啶型”三螺旋或嘧啶-嘌呤-嘧啶(Y·RY)型三螺旋中,第三条嘧啶链以平行于 Watson-Crick 双螺旋中嘌呤链的方向,缠绕到双螺旋的大沟上;专一性地与嘌呤链结合。例如,典型的Y·RY...