我组在DNA催化的研究中取得了新的进展。在人端粒G-四链体DNA金属酶催化的Diels-Alder反应中发现：人端粒![]()
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G-四链体DNA的高级结构较其单体表现出了5-6倍的速率加速以及高达90%的手性选择性。该工作发表在ChemBioChem 2015, 16, 618-624，这是我组开展DNA催化研究以来，在偏生物的刊物上发表的首篇文章。
G-四链体DNA（G-quadruplex DNA）是由富含鸟嘌呤（Guanine, G）的DNA序列折叠形成的DNA二级结构。研究报道，人基因组中可能形成G-四链体DNA结构的序列有72万之多。这其中，和癌症治疗密切相关的![]()
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人端粒G-四链体DNA受到人们最为广泛的关注，主要集中在其结构多态性的研究以及靶向其特定结构的抗癌药物设计。我组从2009年开始，一直致力于从催化的角度理解人端粒G-四链体DNA的生物学功能。先后发现：人端粒G-四链体DNA单体可直接催化手性碳–碳键形成反应（Diels-Alder: Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 9352-9355; Friedel-Crafts: Chem. Commun. 2012, 48, 6232–6234），当与铜金属离子结合构筑G-四链体DNA金属酶后，催化活性可大幅度提升。特别的，通过Na+/K+调变G-四链体DNA的结构，反应产物的手性构型可灵活调变（Chem. Commun. 2013, 49, 11161-11163）。
在本研究中，我们进一步发现，在近细胞体系的离子环境下（150 mM K+），接近人端粒G-四链体DNA的真实结构（含2-3个G-四链体DNA单体）可表现出较单体更优的催化活性。从结构的角度，这一结果表明，类似蛋白酶催化和RNA酶催化，人端粒G-四链体DNA高级结构中多级有序三维结构的构筑对其催化活性的提高起到了至关重要的作用。从生物学功能的角度，本研究进一步暗示，人端粒G-四链体DNA结构的形成可能触发人端粒区域催化过程的发生。
该研究工作获得国家自然科学基金资助。（文/图 贾国卿、李英豪）
