元素百科为您介绍复旦大学揭示DNAzyme剪切RNA分子机制。国际知名学术期刊《自然通讯》近日发表了复旦大学生命科学学院、国家遗传工程重点实验室甘建华研究小组与马锦彪研究小组合作的RNA-cleaving DNAzyme的研究成果。本研究采用X-射线晶体学方法分析了8-17 DNAzyme与底物相似的活性复合结构首次揭示了RNA-cleaving DNAzyme剪切RNA的分子机制为DNAzyme的优化设计、基因沉默和临床治疗提供了指导。
DNAzyme是一种具有催化功能的DNA分子。与蛋白质和RNA催化酶一样，DNAzyme可以催化多种生化反应，广泛应用于不对称催化、生物传感器、DNA纳米技术和临床诊断。RNA具有RNA剪切功能-cleaving DNAzyme是发现最早的DNAzyme。由于目标RNA能够特异地剪切序列，导致目标基因沉默，RNA-cleaving DNAzyme得到了广泛的关注和研究，并成功地应用于治疗各种临床疾病。在过去的20年里，RNA-cleaving DNAzyme的机制研究引起了世界上许多研究小组的关注，但由于核酸晶体生长和衍射的困难，RNAzyme-cleaving DNAzyme的结构和催化机制仍不明确。
为此，甘建华、麻锦彪、乔治亚州立大学教授黄震研究团队尝试了多种不同的方法，最终在非洲猪流感来源DNA聚合酶的帮助下获得了RNA-cleaving Pb2DNAzyme与底物相似，催化因子 复合结构的高分辨率离子 (如图)。复合结构的原子模型显示，RNA-cleaving DNAzyme的活性中心有一个新颖的V-shape构象，Pb2 在活性中心预先形成的组合口袋中结合离子。RNA-cleaving DNAzyme遵循酸碱催化机制，Pb2 离子可以帮助激活水分子，促进RNA底物的降解。除催化机制外，该研究还揭示了DNAzyme核苷酸碱基在结构和活性方面的重要性，并通过一系列突变和体外活性验证解释了酶剪切RNA的分子机制，为DNAzyme的进一步开发和应用及相关基因疾病的诊断和治疗提供了理论指导。
据悉，复旦大学教授甘建华、麻锦彪、乔治亚州立大学教授黄震是刘鹤华博士、于翔博士论文并列第一作者。该研究得到了复旦大学生命科学学院教授李继喜、林金钟和纽约州立大学教授盛佳研究小组的大力支持，并获得了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金的资助。研究小组收集了上海同步辐射光源的晶体衍射数据，主要利用复旦大学生命科学院国家重结构生物学平台完成晶体生长、结构修正及相关活动验证。
