长春应化所发现单壁纳米管可识别端粒特殊区域并稳固端粒结构
近日，长春应化所研究员曲晓刚领导的生物无机化学/化学生物学研究团队在端粒、端粒酶功能调控、稀土手性化合物对特殊核酸识别与阿尔茨海默氏症（老年痴呆症）抑制剂筛选及作用机制等方面取得重要进展。代表性研究成果日前在线发表于《自然—通讯》，并作为封面文章分别发表在《化学科学》、《先进材料》上。
端粒DNA与人类衰老和疾病的发生密切相关，是目前生物学、化学和药学等领域的研究热点。碳纳米管作为一种新型纳米材料，在基因治疗、膜分离及药物载体等方面具有广泛应用前景。
该课题组报道了单壁碳纳米管（SWNTs）作为第一个可选择性稳定人端粒i-motif结构的配体等一系列研究成果。第一次证实SWNTs可在细胞中抑制端粒酶活性并干扰端粒功能。这为SWNTs的生物医学效应和i-motif DNA的生物学重要性提供了新的认识。
此外，抑制病变蛋白Aβ聚集及解聚已成为治疗阿尔茨海默症的重要手段。能够靶向结合Aβ，进而抑制Aβ聚集的药物是本领域目前研究的重点。
研究团队利用构建的细胞筛选抑制剂体系，结合生物化学、生物物理学以及体外、体内等研究手段，发现具有锌指结构的两个三螺旋金属超分子化合物能够有效地抑制Aβ聚集。
研究表明，这两个金属超分子化合物能够抑制Aβ的细胞毒性。体内研究表明，这些化合物可改善转基因小鼠模型的空间记忆障碍，并降低脑内不溶性Aβ的水平。同时，该化合物还能解聚已经形成的Aβ聚集体。这表明金属超分子化合物不仅可以预防早期阿尔茨海默氏症的发生，还具有缓解阿尔茨海默氏症的作用。
业内专家认为，该研究将为设计和筛选金属超分子化合物作为Aβ抑制剂提供新的途径，为发展阿尔茨海默氏症高效金属化合物抑制剂的设计合成、筛选及有效释放提供新思路。
Insights into the biomedical effects of carboxylated single-wall carbon nanotubes on telomerase and telomeres
Yong Chen, Konggang Qu, Chuanqi Zhao, Li Wu, Jinsong Ren, Jiasi Wang & Xiaogang Qu
Both human telomeric G-rich and C-rich DNA have been considered as specific drug targets for cancer therapy. However, due to i-motif structure instability and lack of specific binding agents, it remains unclear whether stabilization of telomeric i-motif can inhibit telomerase activity. Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) have been reported as the first ligand that can selectively stabilize human telomeric i-motif DNA. Here we report that SWNTs can inhibit telomerase activity through stabilization of i-motif structure. The persistence of i-motif and the concomitant G-quadruplex eventually leads to telomere uncapping and displaces telomere-binding proteins from telomere. The dysfunctional telomere triggers DNA damage response and elicits upregulation of p16 and p21 proteins. This is the first example that SWNTs can inhibit telomerase activity and interfere with the telomere functions in cancer cells. These results provide new insights into understanding the biomedical effects of SWNTs and the biological importance of i-motif DNA.
