DNA酶: 筛选、 生物传感及展望

doi:10.7503/cjcu20200397

摘要/Abstract

摘要：

综述了脱氧核糖核酸酶(DNA酶)的起源及分离富集策略, 对比了DNA酶与核糖核酸酶(RNA酶)及蛋白酶的相似点和不同之处, 并重点讨论了产物捕获和对冲抵消等策略对筛选获得DNA酶的独到之处; 同时系统回顾了近年来分离出的可特异感应各种金属离子或生物样本(包括细菌、细胞等), 从而能在特定位点切割RNA底物的DNA酶探针; 阐述了DNA酶领域现存的挑战, 总结和展望了新思路和新方向.

关键词: DNA酶, DNA催化, 指数富集的配体系统进化技术(SELEX), 筛选策略

Abstract:

In this review， we briefly describe the origin of deoxyribozymes and the selection strategies for the isolation of these deoxyribonucleic acid（DNA） enzymes. We compare deoxyribozymes with ribozymes and protein enzymes. We focus on the recently developed product-capturing and cancelling selection strategies， as well as the metal-ion-specific and particular-biological-sample-sensing ribonucleic acid（RNA）-cleaving deoxyribozymes which have worked as molecular tools in many aspects. In the end， we summarize the challenges for the deoxyribozyme field that need to be tackled down in the future.

Key words: Deoxyribozymes, Catalytic DNA, Systematic evolution of ligands by exponential enrichment（SELEX）, Selection strategy

中图分类号:

O629.8

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图/表 5

Fig.1 Deoxyribozymes and the classical selection strategy to isolate them(A) The first deoxyribozymes that cleave RNA; (B) thermal-cycling strategy to promote deoxyribozymes’ multiple- turnover rate[16], Copyright 2018, American Chemical Society; (C) the classical selection strategy to isolate RNA-cleaving deoxyribozymes.

Fig.2 The product?capturing strategy to isolate deoxyribozymes that catalyze reactions on proteins/peptides(A) Phosphorylation of Tyr[26], Copyright 2013, American Chemical Society; (B) phosphorylated Ser to Dha[28], Copyright 2015, American Chemical Society; (C) N3-modification on Tyr[29], Copyright 2016, Wiley-VCH; (D) hydrolysis of peptide linkage[31], Copyright 2016, American Chemical Society.

Fig.3 Strategies to isolate deoxyribozymes that catalyze reactions on nucleic acids(A) Hydrolysis of DNA[32], Copyright 2013, American Chemical Society; (B) m6A-responding RNA cleavage[35], Copyright 2018, Wiley-VCH; (C) X-SELEX for the isolation of XNAzymes[38], Copyright 2015, Springer Nature.

Fig.4 Optimizing strategies to select the metal?ion?dependent RNA?cleaving deoxyribozymes(A) Na+-dependent[53], Copyright 2015, National Academy of Sciences; (B) Ag+-dependent[57], Copyright 2018, American Che- mical Society; (C) phosphor-to-sulfur substitution[58], Copyright 2016, American Chemical Society; (D) multi-Zn2+-dependent[60], Copyright 2020, Wiley-VCH; (E) base-modifications in the catalytic domain[61], Copyright 2018, The Royal Society of Chemistry.

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