我院劉玨文教授發(fā)現(xiàn)一種依賴兩種金屬離子的DNA酶
長期以來，一直認(rèn)為酶是由蛋白質(zhì)組成，直到1978年和1994年分別發(fā)現(xiàn)具有催化功能的RNA和DNA，分別稱為核酶（Ribozyme）和脫氧核酶（DNAzyme）。其中DNAzyme性質(zhì)穩(wěn)定，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)及納米科學(xué)等領(lǐng)域。目前發(fā)現(xiàn)的大部分DNAzyme都以金屬離子為輔酶，且其活性具有金屬離子特異性。金屬離子與DNAzyme結(jié)合位點、酶催化過程中金屬離子的作用方式等問題是揭示DNAzyme催化機理的重要線索，也是目前的研究瓶頸。 ??
近期，我院劉玨文教授報道了依賴兩種金屬離子的具有RNA切割活性的DNA酶-- Ce13d，并通過基于DMS（硫酸二甲酯）的DNA分子足跡結(jié)合Tb3+熒光探針等技術(shù)揭示了兩個金屬輔酶（Na+與Ce3+離子）與Ce13d的作用位點及作用機理。發(fā)現(xiàn)Ce13d酶活性中心的大環(huán)（loop）形成Na+口袋，進而特異性的與Na+結(jié)合；而Ce3+作用于底物的潛在切割位點，從而降低反應(yīng)的活化能，實現(xiàn)Ce13d對底物的催化切割(圖A)。這一研究首次明確了金屬離子在Ce13d酶中的具體作用，為DNA酶立體結(jié)構(gòu)研究提供了重要參考。該研究成果于2015年11月18日在牛津大學(xué)出版社（Oxford University Press）旗下學(xué)術(shù)刊物Nucleic Acids Research（IF=9.112）在線發(fā)表。Wenhu Zhou, Yupei Zhang, Po-Jung Jimmy Huang, Jinsong Ding, and Juewen Liu*, "A DNAzyme requiring two different metal ions at two distinct sites", Nucleic Acids Research, DOI: 10.1093/nar/gkv1346。
課題組同期還發(fā)現(xiàn)了一種活性同時依賴于金屬離子和有機溶劑的DNA酶(EtNa)，這種鈉離子依賴性的DNA酶，在水-醇共溶劑中，其活性可增強1000倍以上。據(jù)此開發(fā)了一種基于DNA酶的生物傳感器，并成功應(yīng)用于商業(yè)用酒中酒精濃度的檢測(圖B)。該研究成果于2015年11月9日在Wiley出版集團旗下學(xué)術(shù)期刊ChemBioChem(IF=3.088)在線發(fā)表。Wenhu Zhou, Runjhun Saran, Qingyun Chen, Jinsong Ding and Juewen Liu*, "A New Na+-Dependent RNA-Cleaving DNAzyme with over 1000-fold Rate Acceleration by Ethanol", ChemBioChem, DOI: 10.1002/cbic.201500603。
劉玨文教授是國際DNA酶研究領(lǐng)域的先驅(qū)者之一，具體完成該研究的為我院丁勁松教授與劉玨文教授聯(lián)合培養(yǎng)的周文虎博士。我校為論文第一完成單位，論文的第二完成單位為加拿大滑鐵盧大學(xué)。 ? ?
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