Новые ДНК-катализаторы расщепляют ДНК с помощью молекулы воды
Исследователи из Университета Иллинойса сообщают, что недавно открытые дезоксирибозимы (каталитические ДНК), способные расщеплять одноцепочечную ДНК, могут вскоре привести к созданию лучших инструментов для манипуляций с ДНК в лаборатории.
По словам учёных, дезоксирибозимы осуществляют расщепление ДНК с необходимой для практического катализатора последовательной и сайт-специфичностью.
"Наша работа предполагает, что дезоксирибозимы обладают значительным потенциалом в качестве последовательность-специфичных реагентов для расщепления ДНК", — сказал профессор химии Скотт Сильверман.
Исследователи обнаружили новые катализаторы во время поиска искусственных последовательностей ДНК, способных расщеплять белки. Новые катализаторы функционируют аналогично рестрикционным ферментам, хотя на сегодняшний день расщепляют только одноцепочечную ДНК.
Рестрикционные ферменты, позволяющие учёным "вырезать и вставлять" участки двуцепочечной ДНК, являются фундаментальными катализаторами молекулярной биологии. Однако каждый такой фермент может разрезать ограниченное число последовательностей ДНК. В результате лишь несколько процентов произвольно выбранных последовательностей могут быть разрезаны коммерчески доступными рестрикционными ферментами.
Как и природные рестрикционные ферменты, новые катализаторы являются одновременно и последовательность-специфичными, и сайт-специфичными.
Новые ДНК-катализаторы требуют для своего катализа два иона металлов — марганца (Mn2+) и цинка (Zn2+). Это интригует, поскольку многие природные нуклеазы на белковой основе (расщепляющие ДНК) аналогично требуют два иона металла.
Гидролиз ДНК — очень сложная химическая реакция, которую выполнить гораздо труднее, чем расщепление цепи РНК. При расщеплении ДНК для реакции разрыва должна быть привлечена молекула воды (H2O). Кроме того, и ДНК, и катализатор должны быть соответствующим образом расположены в трёхмерном пространстве.
Исследовательская группа продолжает изучать структуру и механизм работы катализаторов, а также идентифицировать и характеризовать катализаторы с другими сайтами узнавания.
"Пока мы достигли расщепления одноцепочечных ДНК-мишеней. Следующий большой шаг — расщепление двуцепочечных ДНК-мишеней", — сказал Сильверман.
Результаты опубликованы в журнале Nature Chemical Biology.