JACS:从新冠病毒基因测序到聚合物结构单元测序

科技工作者之家 2020-02-12

来源:CBG资讯

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一、研究背景

2019年末,新冠肺炎席卷全国。在这场看不见硝烟的战“疫”中,医者逆行坚守,科学也在前行溯源(向所有的“逆行者们”致以最崇高的敬意)。而有关新冠病毒的宿主问题,科学家们进行了深入的探讨:1月23日中科院病毒所石正丽团队表明该病毒与一种蝙蝠的冠状病毒基因序列一致性高达96.2%;24日《柳叶刀》发文指出新冠病毒可能与中华菊头蝠所携带的冠状病毒有关;2月7日华中农业大学称新冠病毒中间宿主可能来源于穿山甲。美国加州大学安德森对穿山甲所携带的冠状病毒与新冠病毒序列对比后也认为二者有着非常重要的联系。此外,截至目前,疑似病例患者的确诊或者解除最权威的证据也是核酸检测。

“居家旅行过年”的我们不禁要问:What And How进行核算测序?核酸测序是一种新型基因检测技术,能够从血液或唾液中分析测定基因全序列,预测罹患多种疾病的可能性、个体的行为特征及行为合理性。其传统的测序方式是利用光学测序技术。用不同颜色的荧光标记四种不同的碱基,然后用激光光源去捕捉荧光信号从而获得待测基因的序列信息。最新的基因测序仪中,通过半导体感应器,仪器对DNA复制时产生的离子流实现直接检测。当试剂通过集成的流体通路进入芯片中,密布于芯片上的反应孔立即成为上百万个微反应体系。

DNA/RNA严格意义上也属于一种高分子链,那么对于其他的高分子材料如聚氨酯、多肽等能否实现其测序呢?

二、研究内容

近日,美国德克萨斯大学奥斯汀分校Eric V. Anslyn教授利用聚合物自降解行为成功实现了聚氨酯寡聚物的测序,相关内容发表在J. Am. Chem. Soc.上(DOI: 10.1021/jacs.9b12818)。

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(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

三、研究方法

作者合成了如下图示的聚氨酯寡聚物分子,利用其在K3PO4作用下的分子内环化反应,逐步释放出五元环状氨酯结构以推算寡聚物单元序列。通过对反应温度和溶剂的筛选,作者最终确定反应在70 ℃的甲醇/水溶剂中进行。通过LC/MS联用技术,能够快速推断出聚氨酯结构单元的排列序列。

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(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

为了进一步验证此种方法的可行性,作者将Fmoc保护的氨基酸还原为氨基醇结构,然后合成了单元序列更加复杂的聚氨酯寡聚物,并成功实现了该寡聚物的测序。作者同时还合成了一段聚合物链,请一位同事尝试推测其序列结构,结果该同事在4 h后成功解出聚合物的一级结构。为了更为方便地实现聚氨酯结构的序列测定问题,作者还撰写了算法,使解析过程程序化。

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(图片来源:J. Am. Chem. Soc.

四、研究结论

作者利用聚氨酯结构所特有的分子内环化降解过程以及LC/MS联用,开发出测定聚氨酯结构序列的新方法。

来源:BeanGoNews CBG资讯

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