關于肽核酸

肽核酸 (Peptide Nucleic Acid，PNA) 是一種人工合成的類似于 DNA 或 RNA的聚合物。與多肽類似，各種嘌呤和嘧啶堿基通過亞甲基羰基連接到主鏈骨架上。由于PNA不帶負電荷，與DNA和RNA之間不存在靜電斥力，因而結合的穩定性和特異性都大為提高。不易被DNA酶和蛋白酶水解，PNA在體內以及體外極其穩定。

PNA的主要應用

•  序列特異性的PCR抑制劑（PNA夾）
•  端粒、著絲粒FISH探針，基因特異性探針，感染試驗
•  反義/抗微生物試劑
•  miRNA抑制劑
•  雙鏈DNA侵入和捕獲
•  微陣列探針

非標記PNA

由于其高親和力和特異性，PNA能有效結合靶核酸。未標記的PNA通常作為基因的PCR反應的特異性阻斷劑（PNA夾）。這種技術可以有效地檢測靶基因中的SNP突變。

PNA傾向于定向且逆平行結合到靶核酸。PNA 5' 端的氨基（也寫為 5' 或 H-），可以結合其它功能基團，PNA 3' 端的酰胺基（也寫為-NH2或3'）反應活性弱。5' 端乙�；�可以阻止其繼續發生反應。

因為PNA的解鏈溫度Tm 高于DNA，一般情況下，大部分使用的PNA的長度為10 ~ 21個堿基。PNA鏈越長，溶解性越差。嘌呤含量高（＞60%）尤其是堿基G，是導致溶解性差的原因。根據序列，PNA鏈最大長度約為40個堿基。然而，我們強烈建議檢查Tm，設計探針應具有適當的長度和序列。

當PNA鏈較長（>22mer）或者嘌呤含量高（＞60%）時，為了提高PNA探針的溶解性，我們建議在序列中加入一些助溶基團如O linker、E linker、X linker或者兩個賴氨酸。當PNA偶聯多肽或染料時，接頭(linker)可以起到空間間隔(spacer)的作用。

•  可能用到的接頭

    - O linker (也稱 AEEA 或 eg1)：常用來提高溶解性
    - 起到空間間隔作用：O、E、X、C3、C4、C6、C12
    - 加入巰基：C6SH、C11SH

標記PNA

PNA鏈5’端和3’端均可以標記。由于3' 端是非活性基團(-CONH2)，所以需加入一個賴氨酸，其側鏈上的氨基可以用來標記。

如果在5' 端標記，我們建議在PNA 和標記物之間加 1~2 O linkers。

標記物：熒光基團（—NHS酯或羧基酰胺）、生物素、棕櫚酸、地高辛、DABCYL、疊氮化物、亞甲基藍、巰基等。

肽核酸-多肽

因為肽核酸主鏈是基于多聚酰胺連接在一起，肽核酸可以很容易地與多肽結合以增加功能。例如，加入賴氨酸可提高肽核酸的溶解性；加入半胱氨酸可使肽核酸與其它分子通過二硫鍵連接在一起。

PNA鏈兩端均可以用來偶聯多肽，但經常偶聯在5' 端（肽+ PNA）。多肽和PNA之間需加入起到空間間隔作用的O linker。

肽核酸-多肽一個最普遍的應用就是用作抗微生物試劑，它是由CPP[最常見的（KFF）3K或（RXR）4xB]和含有10 ~ 15堿基的 PNA分子組成，對微生物必需的基因具有反義作用。

同樣，在哺乳動物細胞中，使用CPP-PNA（設計的PNA對靶mRNA反義）可以很容易地建立反義寡核苷酸的方法。最常見的是，PNA設計在5' ATG 和上游區域。

多肽-PNA另一種應用是基因芯片，可以從目標微生物中捕獲反基因和轉錄基因。

一般來說，肽核酸-多肽是在樹脂上從C端到N端連續合成的。

設計PNA

PNA低聚物可以在任一方向形成雙鏈，但反平行方向優先。

PNA / DNA的Tm一般比相應的DNA / DNA高。粗略地說，每一個堿基對可增加大約1℃。

由于和互補DNA 序列高親和性，通常不需要設計長鏈的PNA。最常見的PNA含有12-21個堿基。

強烈建議避免任何自我互補序列，如反向重復序列，發夾和回文序列，這是因為PNA / PNA相互作用強于PNA / DNA。

同樣建議避免嘌呤含量高的序列，因為它們往往發生聚合，導致水溶性差。盡量使嘌呤含量低于60%。也盡量避免相鄰嘌呤超過6個殘基，特別是連續4個或更多的G殘基。

為了提高PNA探針的溶解性，可在序列中加入一些助溶基團如O linker、E linker、X linker或者兩個賴氨酸。

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