研究人員發(fā)現(xiàn)，在365-450 nm藍(lán)光光照下，源自鏈霉菌的C-芳香糖苷 天然產(chǎn)物polycarcin V 會與DNA中的胸腺嘧啶發(fā)生不依賴于DNA序列的[2+2]環(huán)加成反應(yīng)，從而引發(fā)DNA損傷，并誘導(dǎo)caspase通路依賴的細(xì)胞凋亡。

多形鏈霉菌天然產(chǎn)物polycarcin V與DNA胸腺嘧啶的[2+2]環(huán)加成產(chǎn)物

基于此，研究者通過化學(xué)衍生合成與構(gòu)效關(guān)系分析，將其開發(fā)為一種 光控的蛋白質(zhì)-DNA雙功能化學(xué)交聯(lián)探針 。該探針工具包括三個關(guān)鍵基團：

(1)苯乙烯基(vinyl group)， 450 nm光照下與DNA的T堿基共價交聯(lián)；

(2)雙吖丙啶(diazirine group)，365 nm光照下與附近的蛋白質(zhì)共價交聯(lián)；

(3)炔基(alkynyl group)，在生理條件下與疊氮-生物素(N3-biotin)發(fā)生正交反應(yīng)，從而引入生物素或熒光素，用于后續(xù)富集或分析。

光控蛋白質(zhì)-DNA雙功能化學(xué)交聯(lián)探針的設(shè)計

利用此化學(xué)探針，并結(jié)合ABPP-SILAC技術(shù)，該團隊成功 捕獲了311個在DNA損傷狀態(tài)下與DNA發(fā)生互作的蛋白質(zhì) ，其中包括參與核苷酸切除修復(fù)途徑的DDB1, PCNA, XPC, RFC1, RFC4 及XPA等。

該團隊還通過彗星(COMET)試驗驗證， polycarcin V與DNA的[2+2]環(huán)加成產(chǎn)物能夠被核苷酸切除修復(fù)途徑識別并修復(fù) 。這一組學(xué)研究為后續(xù)DNA損傷應(yīng)答以及蛋白質(zhì)-DNA未知功能發(fā)現(xiàn)提供了重要信息。

蛋白質(zhì)-DNA雙功能交聯(lián)探針結(jié)合定量蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究

此外，該團隊還嘗試 將polycarcin V及衍生物用作光治療新型光敏劑 ，并通過動物實驗?zāi)Ｐ妥C明polycarcin V及衍生物在藍(lán)光下對于銀屑病具有顯著的治療效果。與臨床常用的紫外光波長相比，藍(lán)光對于人體更加安全，因此polycarcin V 非常適合開發(fā)為新一代的光敏劑。

雷曉光教授為該文通訊作者。雷曉光課題組 岳宗偉博士，吳凡博士，郭富生同學(xué)作為該文章共同第一作者。該工作還得到了韓國國立蔚山科學(xué)技術(shù)院Orlando D. Scharer教授及Jiyeong Park博士的支持，雷曉光課題組王進、李文洋博士、張力耘博士、廖道紅博士在該工作中也做出了重要貢獻。上述研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委、北京分子科學(xué)國家研究中心、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、北京市卓越青年科學(xué)家計劃等科研項目和研究機構(gòu)的資助，在北京大學(xué)完成。