Structure-guided post-SELEX optimization of an ochratoxin A aptamer
Structure-guided post-SELEX optimization of an ochratoxin A aptamer
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赭曲霉毒素 A 适体的结构引导 SELEX 后优化
DOI：
10.1093/nar/gkz336
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发表时间：
2019-05
影响因子：
14.9
通讯作者：
Liu Maili
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu Guohua;Zhao Jiajing;Liu Na;Yang Minghui;Zhao Qiang;Li Conggang;Liu Maili
摘要SELEX是适体研究的基石，在生物传感器和医学领域有着广泛的应用。为了提高所选适配子的亲和力，我们提出了一种结构引导的后SELEX方法，这是一种基于适配子-配体复合体的精确二级结构的优化方法。我们使用赭曲霉毒素A(OTA)适配子演示了这一方法。在此结构的指导下，我们设计了一种新的适体，其亲和力提高了50倍以上。我们还测定了新的适配子-OTA络合物的高分辨核磁共振结构，并阐明了OTA和OTB两个类似物之间一个原子差异的识别机制。适配子形成一种不寻常的发夹结构，其中包含分子内的三螺旋，这在之前确定的适配子复合体中没有看到。π-π的堆积、疏水相互作用、氢键和卤键有助于识别光学TA，而卤键在区分光学TA和光学介体中起着重要的作用。我们的结果表明，结构引导的后SELEX方法提高了适配子的亲和力。利用这一新策略，可以开发出一种改进的OTA生物传感器系统。
Abstract SELEX is the cornerstone for aptamer research with broad applications in biosensors and medicine. To improve the affinity of selected aptamers, we propose a structure-guided post-SELEX approach, an optimization method based on the precise secondary structure of the aptamer–ligand complex. We demonstrate this approach using the Ochratoxin A (OTA) aptamer. Guided by the structure, we designed a new aptamer whose affinity is improved by more than 50-fold. We also determined the high-resolution NMR structure of the new aptamer-OTA complex and elucidated the discriminatory recognition mechanism of one atomic difference between two analogs, OTA and OTB. The aptamer forms an unusual hairpin structure containing an intramolecular triple helix, which is not seen in the previously determined aptamer complex. The π–π stacking, the hydrophobic interaction, hydrogen bonds and halogen bonds between OTA and the aptamer contribute to the recognition of OTA, and the halogen bonds play an important role in discriminating between OTA and OTB. Our results demonstrate that the structure-guided post-SELEX approach improves aptamers affinity. An improved OTA biosensor system might be developed using this new strategy.
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