基本信息
题目：Both enrichment and fluorogenic labelling of 5-formyluracil in DNA（DNA中5-醛基尿嘧啶的富集与荧光标记检测）
期刊：Chemical Science
主要技术：引物合成
研究背景
2014年德国慕尼黑大学大学Thomas Carell教授首次报道了TET酶可以氧化胸腺嘧啶变成5羟甲基尿嘧啶（Nat. Chem. Biol. 2014, 10, 574）。这一结果揭示了胸腺嘧啶（T）的氧化产物（5hmU、5fU、5caU）可能存在着一定的表观学意义。2015年剑桥大学Balasubramanian shanker筛选了一系列的生物素化的有机小分子用于5醛基尿嘧啶的富集（J.Am. Chem. Soc., 2015, 137, 9270），并于今年，将其用在针对真核生物的寄生虫利什曼原虫（eukaryote parasite Leishmania）的5羟甲基尿嘧啶的全基因组测序(Genome Biol，2017,18，23)。DNA的氧化损伤是诱发多种疾病的重要因素之一。而人体中DNA的主动去甲基化过程，本身就伴随着对修饰碱基的氧化损伤-切除修复。而醛基修饰碱基是体内DNA损伤修复的关键中间体。
研究内容
2017年武汉大学首次报道了一个丙二醇保护的5fU固相合成DNA单体，并将其结合到了传统的DNA固相合成中，实现了对这一技术的突破（Nano Res., 2017, DOI:10.1007/s12274-017-1445-2.）（见图1）。传统的5fU-DNA链的合成主要通过Pt催化-氧化锇氧化-高碘酸钠氧化，由于其使用的催化剂剧毒限购，对设备要求高，使得很长时间，5fU-DNA合成没有显著的突破。值得一提的是，武汉大学这项技术的革新突破，结合我司优势资源。由研究团队提供DNA固相合成单体，我司定制引物合成业务，可以非常高效保质保量的在短期内合成。（见图2）
近日，国际著名学术期刊《Chemical Science》（IF=9.144）发表了武汉大学在这个领域内的最新成果（Chem. Sci., 2017, DOI:10.1039/C7SC00637C）。该研究团队设计合成一个生物素化的含有邻苯二胺结构的萘酰亚胺探针，并将其用于荧光检测在Hela细胞中经过伽马射线诱发产生5fU，以及实现对5fU的选择性富集。其中小分子的作用机理是，通过邻苯二胺中的氨基富裕的电子发生PET效应，猝灭了萘酰亚胺的荧光。当探针分子高选择性的与5fU发生共价作用以后，PET效应消失，荧光重新恢复。并且这个探针接有生物素，可以在后期应用于生物素-亲合素系统(Biotin-Avidin—System,BAS)，实现对5fU的选择性富集（见图3）。
研究结果
1、生物素化的邻苯二胺-萘酰亚胺探针分子对含有5fU-DNA链的选择性反应
研究人员首先试了含有5fU的人工合成的DNA链，通过高效液相色谱，DNA凝胶电泳，荧光仪器以及聚合酶中止反应证明了探针分子对5醛基尿嘧啶反应完的高选择性（见图4）。
2、对伽马射线处理Hela细胞的成像
作者将Hela细胞分成了三组，分别是进行伽马射线照射，不加化合物；不进行伽马射线照射，加化合物，以及伽马射线处理后进行化合物孵育（见图5）。
文章小结
该研究创建了一个生物素化的邻苯二胺-萘酰亚胺探针分子，不仅可以在生理条件下的荧光标记5fU，还能对其进行选择性的富集。这一策略可以应用于伽马射线处理以后的Hela细胞中，也具有用来研究整个基因组修饰碱基含量的潜能。设计针对5fU检测的化合物的策略可能适用于其他含有邻苯二胺猝灭的荧光基团。
文献来源
Zhou X. et al., Both enrichment and fluorogenic labelling of 5-formyluracil in DNA. 2017, Chem. Sci.