硒衍生的核酸复合物的结构测定方法技术

本发明专利技术提供使与核酸复合的所关注的分子，如多肽结晶的方法，其包括使该所关注的分子与硒衍生的核酸接触和使该所关注的分子/硒衍生的核酸复合物结晶。还提供测定所关注的分子/硒衍生的核酸复合物的X射线晶体结构的方法。通常，X射线晶体结构测定的方法包括该硒衍生的核酸的硒单波长异常定相。在一些实施例中，不从另一晶体提供用于该所关注的分子的该X射线晶体结构的各相。还公开通过向细胞或个体投予功能性核酸和/或通过使核酸酶与功能性核酸接触影响生物过程的方法，其中该功能性核酸为硒衍生的核酸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关于联邦赞助的研究或开发的声明本专利技术在美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)授予的拨款号R01GM095881和美国国家科学基金会(National Science Foundation)授予的拨款号MCB-0824837和CHE-0750235的政府支持下进行。政府在本专利技术中享有一定权利。
本专利技术一般为X射线晶体学和药物发现的领域；且更确切地说，包括具有核酸的蛋白质和/或小分子(配体)复合物的分子-核酸结构的晶体学，其通过硒衍生的核酸测定。获得的结构信息可用于基于核酸的药物的发现。
技术介绍
X射线晶体学为用于提供晶体中的分子的外观的三维表示的已建立、充分研究的技术。此技术仍为用于分子结构的原子分辨测定的最强大工具中的一个。结构中的结晶原子导致X射线束衍射到许多特定方向。通过测量这些衍射束的角度和强度，检晶器可产生晶体内的电子密度的三维图像。由此电子密度，可测定晶体中的原子的平均位置，以及其化学键、其无序性和各种其它信息。由于许多材料可形成晶体-如盐、金属、矿物质、半导体以及各种无机、有机和生物分子-科学家已采用X射线晶体学来测定许多分子的晶体结构。方法展现许多生物分子，包括维生素、药物、小分子、配位体、蛋白质多肽和核酸的结构和功能。X射线晶体结构也可解释材料的不寻常的电子或弹性特性、阐明化学相互作用和方法或充当设计针对疾病的药物的基础。为了进行X射线晶体学分析，X射线束撞击单一晶体，产生散射光束。当这些光束落在一片膜或其它检测器上时，其产生点的衍射图案；随着晶体逐渐旋转而记录这些光束的强度和角度。每一点称作反射，因为其对应于来自晶体内的一组均匀间隔开的平面的X射线的反射。晶体中的原子并非静态的，而是通常以一埃的小于十分之几在其平均位置周围振荡。X射线晶体学允许测量这些振荡的尺寸。衍射自分子的晶体的X射线产生衍射“点”的图案，其中每一点对应于互逆晶格中的一点，表示具有幅度和相对相的波。对应于互逆晶格的结构因子也对应于晶体学“单位晶胞”内的电子密度分布。对应于结构因子的电子密度可通过逆傅立叶变换(inverse Fourier transformation)测定。适用电子密度图的计算需要组合观测的幅度与适当的相。测定用于结构因子的相仍为分子，如蛋白质和复合物的晶体学分析的最具挑战性的障碍。寻求使得能够测定待用于结构分析中的X射线衍射数据的相的新方法。核酸在生物系统中起多种重要作用，包括转移和调节基因信息(巴尼(Ban)等人,科学,289:905-920(2000))。此外，核酸(尤其RNA)可折叠到界限分明的三维结构中且催化如蛋白质合成的方法和一些病毒的生命周期中的生化反应。也已经由体外选择识别具有催化和结合功能的RNA和DNA。此外，不同生物中的非编码小RNA的近来发现已大大扩展核酸的功能谱(史托斯(Storz),科学,296:1260-1263(2002)；李(Lee)等人,科学,294:862-864(2001))。此大量的生物活性RNA和DNA已促进阐明其三维结构和功能关系的结构分析领域中的研究新前沿。作为所有生命系统中普遍存在的生物分子，核酸为重要药物标靶，且其也可用于诊断学和治疗学。由于含有分子/核酸复合物的晶体的产生和衍射质量的问题，核酸和其结合到的分子的X射线晶体学分析通常困难且可为时间和劳力密集型的。因此，本专利技术的目标为提供产生晶体和测定与核酸复合的所关注的分子，如蛋白质的X射线晶体结构的组合物和方法。本专利技术的另一目标为提供选择和设计可结合到与或可与核酸复合的所关注的分子，如蛋白质的分子的组合物和方法。本专利技术的另一目标为提供所关注的分子，如蛋白质与硒衍生的核酸的复合物。
技术实现思路
提供使与核酸复合的所关注的分子(如多肽)结晶的方法，其包括使所关注的分子与硒衍生的核酸接触和使所关注的分子/硒衍生的核酸复合物结晶。还提供测定所关注的分子/硒衍生的核酸复合物的X射线晶体结构的方法。通常，X射线晶体结构测定的方法包括硒衍生的核酸的硒单波长异常定相。在一些实施例中，不从另一晶体提供用于所关注的分子的X射线晶体结构的各相。在一些实施例中，复合物可包括一种或多种额外组分。举例来说，复合物可包含所关注的分子、硒衍生的核酸和配位体或结合分子。举例来说，可使用结合到所关注的分子和硒衍生的核酸中的任一个或这两个的化合物。小分子配位体和候选药物为可使用的额外组分的实例。在一些实施例中，在含有硒衍生的核酸复合物的晶体的情况下获得的X射线晶体学数据的衍射的分辨率大于在不含硒衍生的核酸的晶体的情况下获得的晶体学数据。在其它实施例中，所关注的分子在不存在硒衍生的核酸的情况下不结晶。通常，硒衍生的核酸为硒衍生的RNA。在一些实施例中，硒衍生的核酸以与并非硒衍生的核酸至少相同的亲和力结合到目标分子，如多肽。在一个实施例中，硒衍生的核酸与并非硒衍生的核酸结合目标分子的相同区域。在一些实施例中，所关注的分子为核酸结合蛋白。测定与硒衍生的核酸复合的所关注的分子(如蛋白质)的结构的方法包括从含有含有所关注的分子/硒衍生的核酸的复合物的一种或多种晶体获得衍射数据集和通过硒衍生的核酸的硒单波长异常定相测定所关注的分子/硒衍生的核酸复合物的三维X射线晶体结构。还提供识别所关注的分子/硒衍生的核酸复合物的三维X射线晶体结构中的所关注的分子与硒衍生的核酸之间的联接元件的方法。方法也可包括通过在数字计算机上提供所关注的分子/硒-衍生的核酸复合物的三维X射线晶体结构选择分子，如候选药物，其干扰所关注的分子与核酸之间的相互作用，和选择预测结合所关注的分子/硒衍生的核酸复合结构中识别的核酸界面的化合物。还提供设计结合到所关注的分子(如核酸结合蛋白)的分子(如候选药物)的方法。通常，方法包括在数字计算机上提供所关注的分子/硒衍生的核酸复合物的三维晶体结构和使用数字计算机包含的软件设计预测结合到所关注的分子的分子，如候选药物。在一些实施例中，方法包括合成分子和评估分子改变所关注的分子的活性的能力。还提供选择含有硒衍生的核酸的晶体的方法，其包括在含有硒衍生的核酸的溶液中生长晶体和选择明显不同于对照晶体的晶体，指示存在硒衍生的核酸。还提供所关注的分子和硒衍生的核酸的复合物。还提供多肽和硒衍生的核酸的复合物。还公开影响生物过程的方法，该方法包含向细胞或个体投予功能性核酸，其中功能性核酸为硒衍生的核酸。还公开通过使核酸酶与功能性核酸接触而影响生物过程的方法，其中功能性核酸为硒衍生的核酸。在方法的一些形式中，功能性核酸可为适体、反义核酸、siRNA、shRNA或crRNA。在方法的一些形式中，功能性核酸可结合到或影响所关注的分子。在一些形式中，功能性核酸可为核酸酶的底物或辅因子。在一些形式中，辅因子可为底物引导序列(或引导物)，其引导核酸酶以裂解底物(RNA或DNA)。在一些形式中，相比于在存在并非硒衍生的对应核酸的情况下，核酸酶的催化活性在存在硒衍生的核酸的情况下增加。举例来说，比较催化活性可为在存在对应天然核酸的情况下的核酸酶的催化活性。核酸酶可为任何类型或形式的核酸酶。附图说明图1A、图1B和图1C显示与硒修饰的DNA和RNA双螺旋体复合的RNA酶H的晶体结构。(A)在分辨率下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使与核酸复合的所关注的分子结晶的方法，其包含以下步骤：(a)使所述所关注的分子与硒衍生的核酸接触；和(b)使所述所关注的分子/硒衍生的核酸复合物结晶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.21 US 61/907,284;2013.11.27 US 61/909,7321.一种使与核酸复合的所关注的分子结晶的方法，其包含以下步骤：(a)使所述所关注的分子与硒衍生的核酸接触；和(b)使所述所关注的分子/硒衍生的核酸复合物结晶。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含测定所述所关注的分子/硒衍生的核酸复合物的X射线晶体结构的步骤。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述X射线晶体结构测定包含所述硒衍生的核酸的硒单波长异常定相。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中在所述硒衍生的核酸复合物的情况下获得的所述X射线晶体学数据的衍射的分辨率大于在不存在硒衍生的核酸的情况下获得的晶体学数据。5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的方法，其中所述所关注的分子在不存在硒衍生的核酸的情况下不结晶。6.根据权利要求2到5中任一权利要求所述的方法，其中用于所述所关注的分子的所述X射线晶体结构的相不提供自另一晶体。7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的方法，其中所述所关注的分子为多肽。8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的方法，其中所述所关注的分子不是核酸结合蛋白。9.一种测定所关注的分子与核酸之间的相互作用的方法，其包含以下步骤：(a)使所述所关注的分子与硒衍生的核酸接触；(b)使所述所关注的分子/硒衍生的核酸复合物结晶；(c)测定所述所关注的分子/硒衍生的核酸复合物的三维X射线晶体结构，其中所述X射线晶体结构测定方法包含所述硒衍生的核酸的硒单波长异常定相；和(d)识别所述所关注的分子/硒衍生的核酸复合物的所述三维X射线晶体结构中的所述所关注的分子与硒衍生的核酸之间的联接元件。10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包含选择干扰所述所关注的分子与所述核酸之间的相互作用的候选分子，其中所述候选分子通过以下来选择：(a)在数字计算机上提供所述所关注的分子/硒衍生的核酸复合物的所述三维X射线晶体结构；和(b)选择预测结合所述多肽/硒衍生的核酸复合结构中识别的核酸界面的候选分子。11.根据权利要求9所述的方法，其进一步包含设计结合到所述所关注的分子的候选分子，其中所述候选分子通过以下来设计：(a)在数字计算机上提供所述所关注的分子/硒衍生的核酸复合物的所述三维晶体结构；和(b)使用所述数字计算机包含的软件来设计预测结合到所述多肽的候选分子。12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含(a)合成所述候选分子；和(b)评估所述候选分子改变所述所关注的分子的活性的能力。13.一种选择含有硒衍生的核酸的晶体的方法，其包含以下步骤：(a)在含有硒衍生的核酸的溶液中生长晶体；(b)选择着色为黄色，指示存在硒衍生的核酸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄震，
申请(专利权)人：硒瑞恩生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US