分子生物學(xué)工具酶的妙用
2020年6月11日，生命科學(xué)學(xué)院魏迪明課題組（MADlab）在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）雜志上在線發(fā)表題為“酶修飾控制的DNA納米結(jié)構(gòu)變構(gòu)”（Allostery of DNA nanostructures controlled by enzymatic modifications）的研究論文。
變構(gòu)效應(yīng)與很多生物大分子體系的功能實現(xiàn)息息相關(guān)，有關(guān)變構(gòu)效應(yīng)的研究可以幫助我們理解生物系統(tǒng)的調(diào)控方式。除了天然的體系以外，通過合理設(shè)計的DNA納米結(jié)構(gòu)也可以實現(xiàn)變構(gòu)過程。
本研究首次提出以酶修飾的方法控制DNA納米結(jié)構(gòu)的變構(gòu)，在多種DNA納米結(jié)構(gòu)的體系中實現(xiàn)變構(gòu)過程。同時，本研究對處于變構(gòu)位點的效應(yīng)DNA鏈進(jìn)行了堿基堆積力強(qiáng)度的研究，從理論和實驗角度量化了效應(yīng)鏈堿基堆積力對DNA納米結(jié)構(gòu)構(gòu)象的影響?；趬A基堆積力梯度，本研究實現(xiàn)了DNA聚合酶、外切酶和連接酶控制的DNA納米結(jié)構(gòu)變構(gòu)反應(yīng)，為酶修飾的DNA納米結(jié)構(gòu)變構(gòu)過程提供了多樣而充分的手段。此研究顯示分子生物學(xué)的工具酶和方法可以有效地作用于經(jīng)過理性設(shè)計的核酸納米結(jié)構(gòu)上而造成形態(tài)的變化。反過來，理性設(shè)計也有可能幫我們更精細(xì)地理解和工程性地操作生物大分子的變構(gòu)。
生命科學(xué)學(xué)院2016級本科生嚴(yán)齊和2015級博士研究生王雅琪為本文的共同第一作者，生命科學(xué)學(xué)院魏迪明研究員為該文的通訊作者。嚴(yán)齊同學(xué)得到了清華大學(xué)學(xué)堂班、學(xué)術(shù)推進(jìn)計劃、未來學(xué)者計劃資助。該研究得到國家自然科學(xué)基金委、清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心、清華大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖中心等的基金資助。
DNA納米結(jié)構(gòu)-DNA聚合酶系統(tǒng)的變構(gòu)示意圖和結(jié)果
(A)基于酶促延伸的變構(gòu)過程示意圖 (B) DNA聚合酶處理前后不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的顯微照片
左圖：處理前為方形；右圖：處理后為長條形 (C)酶處理前后變構(gòu)狀態(tài)統(tǒng)計結(jié)果 標(biāo)尺：100納米。
文章鏈接：https://doi.org/10.1093/nar/gkaa488
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