平行链DNA中的金属介导的碱基对

在核酸化学中，金属介导的碱基对代表了基于金属的官能团的位点特异性引入的通用方法。在金属介导的碱基对中，互补核碱基之间的氢键被位于螺旋核心中的一个或两个过渡金属离子的配位键取代。近年来，金属介导碱基配对的概念通过将其应用于平行链DNA双链体而发现了显着的延伸。如在天然B-DNA双螺旋中发现的互补链的反平行 - 链定向强化了糖苷键的顺式取向。为了能够形成金属介导的碱基对，优选糖苷键的转移取向，已经研究了平行链双链体。在许多情况下，例如，成熟的胞嘧啶-Ag（I） - 胞嘧啶碱基对，金属络合物的形成在平行链DNA中比在反平行链DNA中更稳定。本综述概述了在平行链DNA中报道的所有金属介导的碱基对，将它们与常规DNA（如果可用）中的对应物进行比较，并解释了用于稳定各自平行链双链体的实验条件。

关键词： DNA; 金属介导的碱基对; 核酸

核酸越来越多地应用于超出其原始生物背景的区域，例如，作为用于确定功能实体的空间排列的支架[1-3]。这通常伴随着规范核苷（或任何其他核酸组分）的正式取代，其通过具有所需官能团或含有用于后合成引入功能部分的锚的人工核苷[4]。现在通常通过将所谓的金属介导的碱基对引入双链体中来实现过渡金属离子的位点特异性掺入。在金属介导的碱基对中，互补核碱基通过配位键而不是氢键配对（图1）。金属介导的碱基对可以从天然核碱基如胞嘧啶或胸腺嘧啶获得[5]。此外，许多人工核碱基已被开发用于金属介导的碱基配对[6,7]。结构分析表明，即使金属修饰的核酸很好地采用非螺旋拓扑结构，它们的形成也可能没有核酸的主要构象变化[8] [9]。甚至可能仅产生由金属介导的碱基对组成的DNA双链体[10]。具有金属介导的碱基对的核酸的可能应用存在于许多领域[11]。最近研究的领域包括金属修饰DNA中的电荷转移[12-14]，特定核酸序列的识别[15-17]，动态和可切换DNA纳米结构的产生[18,19]，以及它们的利用聚合酶处理[20-24]。

到目前为止报道的大多数金属介导的碱基对已被引入经典的反平行链核酸双链体[26]，尽管基于配体的核苷的想法也已应用于三链体和四链体[27-30]。最近，还在平行链双链体的背景下研究了金属介导的碱基对。本综述概述了迄今为止引入平行链双链体的金属介导的碱基对，并将它们与常规反平行链DNA中相应的碱基对进行了比较。在下一节中，它首先介绍了平行链DNA的概念，并解释了实施互补寡核苷酸链平行排列的不同实验方法。