發(fā)表在德國(guó)應(yīng)化上的文章，本文構(gòu)建了一種銅離子響應(yīng)的DNAzymes, 該酶只在銅離子存在的條件下才具有RNA切割活性。文章的通訊作者是來(lái)自東京大學(xué)的Mitsuhiko Shionoya教授。Shionoya教授主要從事分子機(jī)器的合成與功能化和動(dòng)態(tài)納米空間的設(shè)計(jì)與構(gòu)建等方向的研究。
DNAzymes是一種具有催化功能的DNA分子，可以催化RNA裂解等化學(xué)反應(yīng)。由于其序列可編程性、易于合成和化學(xué)穩(wěn)定性，DNAzymes被廣泛用于構(gòu)建DNA傳感器、診斷工具和分子機(jī)器等。近年來(lái)，外界刺激對(duì)DNAzyme活性的調(diào)節(jié)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，研究者們?cè)诖碳し磻?yīng)型DNAzymes的開(kāi)發(fā)上做出了諸多突破。目前可以通過(guò)寡核苷酸雜交、pH、小分子結(jié)合等多種方式控制DNAzymes的活性。利用非天然功能單元的化學(xué)修飾也是構(gòu)建對(duì)外部刺激(如光照射)有反應(yīng)的DNAzymes的一種有效方法.
本文中作者利用非天然堿基我們報(bào)告了一種合理設(shè)計(jì)的Cu2+響應(yīng)型DNAzyme，該DNAzyme是通過(guò)將一種最穩(wěn)定的人工金屬堿基對(duì)，即Cu2+介導(dǎo)的羧基咪唑堿基對(duì)(ImC-Cu2+-ImC)插入到已知的RNA裂解型DNAzyme中。該堿基對(duì)在銅離子存在的情況下可以發(fā)生配對(duì)，而在沒(méi)有銅離子的情況下則不能發(fā)生堿基相互作用。由此來(lái)向DNAzyme中引入銅離子響應(yīng)功能。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在沒(méi)有Cu2+的情況下，底物的裂解被抑制。但在Cu2+離子的存在下，由于ImC-Cu2+-ImC配對(duì)誘導(dǎo)形成了一個(gè)具有催化活性的結(jié)構(gòu)，使得裂解反應(yīng)能快速進(jìn)行，和未改造的E5 DNAzyme 活性接近。本文中設(shè)計(jì)的銅離子響應(yīng)DNAzyme其開(kāi)/關(guān)比率高達(dá)12倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了先前報(bào)道的使用Cu2+介導(dǎo)的羥基吡啶酮堿基對(duì)的DNAzyme。DNAzyme活性可以在反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)Cu2+的添加、去除或還原來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
綜上，作者設(shè)計(jì)了一種銅離子響應(yīng)的DNAzyme，可以在銅離子存在的條件下表現(xiàn)出活性，一旦除去銅離子，例如加入銅離子結(jié)合三肽(GHK)又可以迅速失活。這種方法將促進(jìn)具有快速開(kāi)關(guān)能力的DNA系統(tǒng)的發(fā)展。
文章作者：Guo ZH
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https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202009579
文章引用：DOI：10.1002/anie.202009579
責(zé)任編輯：LBW
