生物催化剂摘译自:https://www.nature.com/articles/s41586-021-04225-4 

脱氧核酶(deoxyribozyme,又称DNA酶)是利用体外分子进化技术合成的一种具有催化功能的单链DNA片段,具有高效的催化活性和结构识别能力。自 1994年首次发现脱氧核酶以来,迄今已发现了几十种脱氧核酶。其中有RNA切割作用的10-23 DNAzymeDz),以高选择性切割各种 RNA 靶标的能力带来了巨大的治疗和生物技术潜力。然而,高期望尚未实现,这或许与缺乏其催化状态的高分辨率表征有关。

近期来自德国生物信息处理研究所的Manuel Etzkorn实验室在Nature发表题为“Time-resolved structural analysis of an RNA-cleaving DNA catalyst”的研究论文,弥补了这一空缺。作者选择靶向朊病毒mRNADz进行研究,将Dz催化环第五个位置的腺嘌呤替换为胞嘧啶,打破催化环内的回文序列,从而避免无催化活性二聚体的形成。此外,作者还将靶mRNA进行修饰RNA2F避免被切割。这样,在无镁离子存在下,Dz5C也可以和RNA2F形成稳定的预催化Dz5C-RNA2F复合物,从而显示出优异的核磁共振光谱特性。借助实时核磁共振光谱检测,作者对Dz所有表观状态进行了高分辨率核磁共振表征,并对其催化功能的运动学和动力学进行了全面考察。结果表明DNA介导的催化基础是三个因素之间的相互作用:1)分子结构;2)构象可塑性;和3)金属离子的动态调制。作者通过实时核磁共振测量进一步确定了DNA介导的催化过程中先前隐藏的限速瞬态中间状态。

总之,基于已获得的分子结构知识,使用合理选择的单原子替换,或可显著提高DNA酶的性能。

(朱丽 摘译)


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