Die Informationen, um jede Zelle im menschlichen Körper in DNA kodiert. Die selektive Verwendung dieser Informationen regelt das Schicksal einer Zelle. Transkriptionsfaktoren (TF) sind Proteine, die an spezifische DNA-Sequenzen binden, um eine bestimmte Untergruppe der Gene im Genom zu exprimieren, und die Fehlfunktion des TFs ist mit dem Auftreten von einer Vielzahl von Krankheiten in Verbindung gebracht, einschließlich Entwicklungsdefekten, Krebs und Diabetes . 1,2 Wir sind daran interessiert, Moleküle, die wahlweise mit dem Genom binden und modulieren Genregulationsnetzwerken können.
Polyamide N -methylpyrrole komponiert und N-Methylimidazol rational entworfene Moleküle, die DNA mit Spezifitäten und Affinitäten, die rivalisierenden natürlichen Transkriptionsfaktoren. 3-6 Diese Moleküle auf bestimmte Sequenzen in der kleinen Furche der DNA binden zielen können. 4,5,7 -11 Polyamide haben sowohl repress beschäftigt und die Expression spezifischer g aktivierenenen. 4,12-19 Sie haben auch interessante antivirale 20-24 und Anti-Krebs-12,13,25-30 Eigenschaften. Ein attraktives Merkmal der Polyamide ist ihre Fähigkeit, DNA-Sequenzen, die methyliert 31,32 sind und um Histon-Proteine gewickelt 9,10,33 zuzugreifen.
Um die umfassende Bindungsspezifitäten von DNA-bindenden Moleküle zu messen, erstellt unser Labor die verwandten Standortkennung (CSI) Methode. 34-39 Die vorhergesagte Auftreten von Bindungsstellen auf Basis von in-vitro-Spezifitäten (genomescapes) können auf dem Genom angezeigt werden, weil der In-vitro-Bindungsintensität direkt proportional zur Assoziationskonstanten sind (K a). 34,35,37 Diese genomescapes Einblick in Polyamid Belegung über das Genom aber Messpolyamidbindung in lebenden Zellen eine Herausforderung gewesen. DNA wird fest in den Zellkern, die die Zugänglichkeit der Bindungsstellen beeinflussen könnten verpackt. Das accessibility dieser chromatinized DNA-Sequenzen zu Polyamiden, bleibt ein Rätsel.
In jüngster Zeit viele Methoden, um Interaktionen zwischen kleinen Molekülen und Nukleinsäuren entstanden studieren. 40-48 Die chemische Affinitätseinfangen massiv-parallelen DNA-Sequenzierung (Chem-seq) ist eine solche Technik. Chem-seq verwendet Formaldehyd, kleine Moleküle zu einer genomischen Ziel von Interesse und eines biotinylierten Derivats von einem kleinen Molekül von Interesse zu vernetzen, um den Liganden-Target-Wechselwirkung aufzunehmen. 48,49
Formaldehyd-Vernetzung führt zu einer indirekten Wechselwirkungen, Fehlalarme zu erzeugen können. 50 Wir entwickelten eine neue Methode, die Vernetzung von kleinen Molekülen, um Chromatin (COSMIC), 51 mit einem Photovernetzungsmittel zu isolieren, um diese so genannte "Phantom" Spitzen zu beseitigen. 50 zu beginnen, wir entworfen und synthetisiert trifunktionellen Derivate von Polyamiden. Diese Moleküle enthalten eine DNA-Bindungs polyamide ein Photovernetzer (Psoralen) und eine Affinität Griff (Biotin, Abbildung 1). Mit trifunktionalen Polyamide, können wir kovalent erfassen Polyamid-DNA Wechselwirkungen mit 365 nm UV-Bestrahlung, einer Wellenlänge, die nicht DNA schädigt oder zu veranlassen nicht Psoralen-basierte Vernetzung. 51 Als nächstes wir Fragment des Genoms und zur Reinigung des aufgenommenen DNA unter stringenten, halb -denaturing Bedingungen an DNA, die nicht-kovalent gebunden ist verringern. So sehen wir COSMIC als Methode zur chem-seq verwandt, aber mit einer mehr direkte Auslesen der DNA-Targeting. Wichtig ist, dass die schwache (K a 10 3 bis 10 4 M -1) Affinität von Psoralen für die DNA nicht nachweisbar Auswirkungen Polyamid-Spezifität. 51,52 Die angereicherten DNA-Fragmente kann entweder quantitative Polymerase-Kettenreaktion 51 analysiert werden (COSMIC-qPCR) oder mit der nächsten Generation Sequenzierung 53 (COSMIC-seq). Diese Daten ermöglichen eine unvoreingenommene, Genom-geführte Design von Liganden interwirken mit ihren gewünschten genomischen Loci und minimieren Nebeneffekte.

Abbildung 1. Bioactive Polyamide und COSMIC Schema. (A) Hairpin Polyamiden 1-2 Target die DNA-Sequenz 5'-WACGTW-3 '. Linearen Polyamiden 3-4 Ziel 5'-AAGAAGAAG-3 '. Ringe der N-Methylimidazol zur Klarheit fett. Offene und gefüllte Kreise stellen N -methylpyrrole und N-Methylimidazol auf. Platz für 3-Chlorthiophen und Rauten stellen β-Alanin. Psoralen und Biotin sind von P und B bezeichnet sind. (B) COSMIC Schema. Zellen mit trifunktionellen Derivate von Polyamiden behandelt. Nach der Vernetzung mit einer 365 nm UV-Bestrahlung, Zellen lysed und genomische DNA geschert. Streptavidin-beschichteten magnetischen Kügelchen zugegeben werden, um Polyamid-DNA-Addukte zu erfassen. Die DNA wird freigesetzt und kann durch quantitative PCR (qPCR) oder mit der nächsten Generation Sequencing (NGS) analysiert werden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Figur zu sehen.