一项研究描述了DNA酶的反应机制

时间:2019-06-21 09:43:38|来源:

来自生物医学研究所(IRB Barcelona)的一项研究发表了一篇名为Nature Catalysis的研究,该研究描述了DNAzyme 9DB1所使用的反应机制,DNAzyme是由DNA形成的第一个结构可用的催化剂。

一项研究描述了DNA酶的反应机制

直到最近,人们普遍认为DNA能够以稳定和不可逆转的方式存储遗传信息。然而,在过去十年中,表观遗传密码的发现以及核酸也可以催化某些反应的发现改变了这一观点。

由巴塞罗那IRB分子模拟和生物信息学实验室负责人Modesto Orozco领导的研究小组发现,这种DNAzyme通过与天然酶相似的机制催化RNA连接。

该研究得出的结论可能导致当前催化剂的改进和DNA形成的新型生物催化剂的设计。实际上,鉴于DNA酶可以对信使RNA进行多种反应并且可以触发基因的沉默,因此它们正在开发用于诊断和生物医学应用。

“DNA酶作为催化剂的作用非常令人感兴趣,因为它们比蛋白质和RNA分子更容易合成,并且更稳定,更便宜。但是,迄今为止,DNAzymes使用的催化机制尚不清楚,因为由DNA和RNA制成的催化剂或蛋白质酶之间的差异,“巴塞罗那大学资深教授奥罗斯科说。

IRB巴塞罗那团队发表的研究旨在揭示DNAzymes催化机制的细节。为此,Juan Aranda和Montserrat Terrazas,IRB巴塞罗那的博士后研究员和这项工作的第一作者,使用计算模拟在原子水平上研究DNAzyme 9DB1,然后通过实验验证他们的发现。

研究中包括的各种计算技术,从分子动力学到量子力学和经典力学的组合使用,可以表征9DB1的催化状态。使用这些方法,研究人员已经实现了DNA酶反应机理的第一个原子描述,并且已经表征了催化和反应过渡状态中最重要的相互作用。

他们已经通过实验合成了9DB1的体外变体,以确认通过计算方法预测的机制。DNAzyme使用的反应机制类似于聚合酶,其使用两种二价阳离子。

最后,科学家们分析了DNA,RNA和聚合酶的催化能力之间的差异和相似之处。预计这种原子信息将导致设计更有效的DNA酶。

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