[发明专利]基于硫代磷酸酯后修饰反应的双波长光激活核酸体系及其应用

说明书

本发明涉及核酸修饰技术领域，具体地，本发明涉及基于硫代磷酸酯后修饰反应的双波长光激活核酸体系及其应用。本发明提供一种基于硫代磷酸酯后修饰反应的双波长光激活核酸体系，通过将光敏分子引入功能性核酸分子的关键活性位点上，可以使功能性核酸的活性被抑制，在特定波长光照下，光敏分子可以从核酸上脱除，核酸功能恢复，从而可以实现功能性核酸在时间和空间上的精准调控。通过PS后修饰的方法，将光敏分子修饰至功能性核酸的关键活性位点，可以对功能性核酸分子进行空间和时间上的有效控制。

技术领域

本发明涉及核酸修饰技术领域，具体地，本发明涉及基于硫代磷酸酯后修饰反应的双波长光激活核酸体系及其应用。

背景技术

核酸由核苷酸以3’5’-磷酸二酯键连接，包括核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)，作为遗传物质基础在生物体内有重要意义。短链核酸，即寡核苷酸，因合成方便、易于理性设计及表征的特点，被广泛应用于分子检测、疾病治疗和基因功能研究等各领域。核酸结构的化学修饰对其生理功能、性质及应用有着重要的影响。

光是生物系统外源控制的一种理想工具，它具有许多优于传统生物调控的优势，尤其是能够在空间和时间层面有效的控制光照，进行可控的调节。此外，光照射是非侵入性的，对生物体的二次扰动小，并且可以通过光强度来控制对生物活性的调节程度。

通过亚磷酰胺的固相合成技术可在核酸上引入光敏基团，进行光对生物活性的调控，然而固相合成中经历的各种氧化、脱帽过程使得其上光敏分子的修饰很困难。因此，目前可被光激活的核酸合成难度较大，尤其是对可见光响应的光激活核酸体系。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种基于硫代磷酸酯(PS)后修饰反应的双波长光激活核酸体系，通过将光敏分子引入功能性核酸分子的关键活性位点上，可以使功能性核酸的活性被抑制，在特定波长光照下，光敏分子可以从核酸上脱除，核酸功能恢复，从而可以实现功能性核酸在时间和空间上的精准调控。因此，通过PS修饰的方法，将光敏分子修饰至功能性核酸的关键活性位点，可以对功能性核酸分子进行空间和时间上的有效控制。与固相合成技术相比，PS后修饰反应的条件温和、操作方便，因此，更易于获得所需的在特定位点有光敏分子的功能性核酸。

为此，本发明一方面提供一种经修饰的核酸分子。根据本发明的实施例，所述经修饰的核酸分子的结构式为：

其中，所述R为光敏基团，所述光敏基团选自以下式1或式2：

本发明用含PS修饰的核酸分子(DNA或RNA)与不同的溴代光敏分子(对365nm波长光响应的邻硝基苄溴衍生物Br-NBOPM或对490nm波长光响应的香豆素衍生物Br-DEACM)反应，生成笼蔽核酸(caged DNA或caged RNA)。当所修饰光敏分子为Br-NBOPM时，PS修饰功能性核酸上的NBOPM可以在365nm光照下从核酸上脱除，恢复成PS-功能性核酸；当修饰光敏分子为Br-DEACM时，PS修饰功能性核酸上的DEACM可以在490nm光照下从核酸上脱除，恢复成PS-功能性核酸。

根据本发明的实施例，所述经修饰的核酸分子还具有以下附加技术特征：

根据本发明的实施例，所述核酸分子选自功能性的DNA和/或RNA；

任选地，所述功能性的DNA选自脱氧核酶(DNAzyme)、反义DNA(antisense DNA)、荧光原位杂交探针、核酸适配体(aptamer)、DNA折纸单元结构、引物、含PS修饰的基因组DNA、含PS修饰的质粒；

任选地，所述功能性的RNA选自CRISPR基因编辑体系的向导RNA(guide RNA)、小分子干扰RNA(siRNA)、反义RNA(antisense RNA)、核酶、信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)；