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dsDNA二重鎖の内部に2つの核塩基を示す二重頭ヌクレオチドを設計および合成しました。このヌクレオチドは、ワトソンクリックフレームワークで2つの相補的なアデノシンを備えたワトソンとクリック塩基のペアを認識し、形成します。さらに、補完的な鎖における賢明な位置決めにより、ヌクレオチドはT：T塩基対の形成を通じてそれ自体を認識します。したがって、2つの新規核酸モチーフは、二重頭ヌクレオチドを使用することにより定義できます。両方のモチーフは、UV融解実験、CDおよびNMR分光法、および分子動力学シミュレーションによって特徴付けられました。両方のモチーフは、ネイティブのdsDNAデュプレックスの熱安定性をほとんど変更せずに残します。分子動力学の計算により、両頭ヌクレオチドは完全に局所的な摂動によってDSDNAに収容され、修飾された二重鎖は、それぞれの修正モチーフでそれぞれ約25または60°のDSDNAがそれぞれ約25または60°のbyoundを使用して全体的なB型ジオメトリを保持していることが示されました。両方のモチーフは、安定性の損失を負い、この観察結果とモデリングの結果から外挿することなく、dsDNAデュプレックスに2回対応できます。両方ともDSDNAデュプレックス内で数回乗算できると考えられます。これらの新しいモチーフは、DNA認識レパートリーを拡張し、4つの天然核塩基の16の塩基をすべて組み合わせたすべてに基づいて、一連の二重頭ヌクレオチドの完全なシリーズの基礎を形成する可能性があります。さらに、両方のモチーフは、特定の二重ねじが必要なナノスケールDNA構造の設計に使用できます。
dsDNA二重鎖の内部に2つの核塩基を示す二重頭ヌクレオチドを設計および合成しました。このヌクレオチドは、ワトソンクリックフレームワークで2つの相補的なアデノシンを備えたワトソンとクリック塩基のペアを認識し、形成します。さらに、補完的な鎖における賢明な位置決めにより、ヌクレオチドはT：T塩基対の形成を通じてそれ自体を認識します。したがって、2つの新規核酸モチーフは、二重頭ヌクレオチドを使用することにより定義できます。両方のモチーフは、UV融解実験、CDおよびNMR分光法、および分子動力学シミュレーションによって特徴付けられました。両方のモチーフは、ネイティブのdsDNAデュプレックスの熱安定性をほとんど変更せずに残します。分子動力学の計算により、両頭ヌクレオチドは完全に局所的な摂動によってDSDNAに収容され、修飾された二重鎖は、それぞれの修正モチーフでそれぞれ約25または60°のDSDNAがそれぞれ約25または60°のbyoundを使用して全体的なB型ジオメトリを保持していることが示されました。両方のモチーフは、安定性の損失を負い、この観察結果とモデリングの結果から外挿することなく、dsDNAデュプレックスに2回対応できます。両方ともDSDNAデュプレックス内で数回乗算できると考えられます。これらの新しいモチーフは、DNA認識レパートリーを拡張し、4つの天然核塩基の16の塩基をすべて組み合わせたすべてに基づいて、一連の二重頭ヌクレオチドの完全なシリーズの基礎を形成する可能性があります。さらに、両方のモチーフは、特定の二重ねじが必要なナノスケールDNA構造の設計に使用できます。
We have designed and synthesised a double-headed nucleotide that presents two nucleobases in the interior of a dsDNA duplex. This nucleotide recognises and forms Watson-Crick base pairs with two complementary adenosines in a Watson-Crick framework. Furthermore, with judicious positioning in complementary strands, the nucleotide recognises itself through the formation of a T:T base pair. Thus, two novel nucleic acid motifs can be defined by using our double-headed nucleotide. Both motifs were characterised by UV melting experiments, CD and NMR spectroscopy and molecular dynamics simulations. Both motifs leave the thermostability of the native dsDNA duplex largely unaltered. Molecular dynamics calculations showed that the double-headed nucleotides are accommodated in the dsDNA by entirely local perturbations and that the modified duplexes retain an overall B-type geometry with the dsDNA unwound by around 25 or 60°, respectively, in each of the modified motifs. Both motifs can be accommodated twice in a dsDNA duplex without incurring any loss of stability and extrapolating from this observation and the results of modelling, it is conceivable that both can be multiplied several times within a dsDNA duplex. These new motifs extend the DNA recognition repertoire and may form the basis for a complete series of double-headed nucleotides based on all 16 base combinations of the four natural nucleobases. In addition, both motifs can be used in the design of nanoscale DNA structures in which a specific duplex twist is required.
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