Characterization of an RNA-Cleaving TNA Enzyme and Application in MicroRNA Cleavage

doi:10.7503/cjcu20220246

Abstract

Abstract:

In this work， we systematically characterized a previously identified RNA-cleaving threose nucleic acid（TNA） enzyme 6-29 including the substrate sequence requirement and reaction rate constant， and further demonstrated its application in microRNA cleavage. It was revealed that 6-29 possessed a relatively broad substrate sequence scope and was able to cleave RNAs with distinct sequences and cleavage sites. Moreover， TNA enzyme 6-29 remained active in the presence of a variety of metal ions such as Mg²⁺ and Mn²⁺， and functioned under a multi-turnover condition. Lastly， it was demonstrated that 6-29 catalysed site-specific cleavage reactions on severaldifferent microRNA sequences. This work highlights catalytic TNA as a promising molecular tool， which could be developed to act as a key functional element in disease theranostics.

Key words: Nucleic acid chemistry, Xenobiological nucleic acid, Threose nucleic acid, Ribozyme, Functional nucleic acid

CLC Number:

TrendMD:

SUN Xin, GAO Mingmei, ZHANG Ze, WANG Haiyan, YU Hanyang. Characterization of an RNA-Cleaving TNA Enzyme and Application in MicroRNA Cleavage[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(3): 20220246.

Figures/Tables 5

References 28

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Oligo name	Sequence（5'⁃3'）
Primer P1	GACACTCGTATGCAGTACG
6⁃29 Template	Biotin⁃AACTCATCCCCTTATTGAGAGCTCGACGTACTGCATACGAGTGTC
Substrate 1（S1）	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGCAGCUCGA）
Transition template	Biotin⁃GGTCTGCTCCCTTATTGAGAATCTAGCGTACTGCATACGAGTGTC
Transition substrate	Cy5⁃r（GGUCUGCUAUGCAAUCUAG）
Transversion 1 template	Biotin⁃TTGAGTAGCCCTTATTGAGACGAGCTCGTACTGCATACGAGTGTC
Transversion 1 substrate	Cy5⁃r（UUGAGUAGAUGCACGAGCU）
Transversion 2 template	Biotin⁃CCAGACGACCCTTATTGAGATAGATCCGTACTGCATACGAGTGTC
Transversion 2 substrate	Cy5⁃r（CCAGACGAAUGCAUAGAUC）
Substrate AA	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGAAGCUCGA）
Substrate AU	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGAUGCUCGA）
Substrate AC	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGACGCUCGA）
Substrate AG	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGAGGCUCGA）
Substrate UA	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGUAGCUCGA）
Substrate UU	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGUUGCUCGA）
Substrate UC	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGUCGCUCGA）
Substrate UG	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGUGGCUCGA）
Substrate CU	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGCUGCUCGA）
Substrate CC	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGCCGCUCGA）
Substrate CG	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGCGGCUCGA）
Substrate GA	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGGAGCUCGA）
Substrate GU	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGGUGCUCGA）
Substrate GC	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGGCGCUCGA）
Substrate GG	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGGGGCUCGA）
miR⁃188⁃3p RNA	Cy5⁃r（CUCCCACAUGCAGGGUUUGCA）
miR⁃19a⁃3p RNA	Cy5⁃r（UGUGCAAAUCUAUGCAAAACUGA）
miR⁃233⁃3p RNA	Cy5⁃r（UUGAGCAAUGCGCAUGUGCGGGA）
188⁃3p template	Biotin⁃CTCCCACCCCTTATTGAGAGGGTTTGCACGTACTGCATACGAGTGTC
19a⁃3p template	Biotin⁃TGTGCAAATCTCCCTTATTGAGAAAACTGACGTACTGCATACGAGTGTC
233⁃3p template	Biotin⁃TTGAGCACCCTTATTGAGACATGTGCGGGACGTACTGCATACGAGTGTC
188⁃3p DNAzyme 8⁃17	TGCAAACCCTTCCAGCGGATCGAACATGTGGGAG
19a⁃3p DNAzyme 8⁃17	TCAGTTTTTCCAGCGGATCGAACATAGATTTGCACA
233⁃3p DNAzyme 8⁃17	TCCCGCACATGTTCCAGCGGATCGAACATTGCTCAA

Oligo name	Sequence（5'⁃3'）
Primer P1	GACACTCGTATGCAGTACG
6⁃29 Template	Biotin⁃AACTCATCCCCTTATTGAGAGCTCGACGTACTGCATACGAGTGTC
Substrate 1（S1）	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGCAGCUCGA）
Transition template	Biotin⁃GGTCTGCTCCCTTATTGAGAATCTAGCGTACTGCATACGAGTGTC
Transition substrate	Cy5⁃r（GGUCUGCUAUGCAAUCUAG）
Transversion 1 template	Biotin⁃TTGAGTAGCCCTTATTGAGACGAGCTCGTACTGCATACGAGTGTC
Transversion 1 substrate	Cy5⁃r（UUGAGUAGAUGCACGAGCU）
Transversion 2 template	Biotin⁃CCAGACGACCCTTATTGAGATAGATCCGTACTGCATACGAGTGTC
Transversion 2 substrate	Cy5⁃r（CCAGACGAAUGCAUAGAUC）
Substrate AA	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGAAGCUCGA）
Substrate AU	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGAUGCUCGA）
Substrate AC	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGACGCUCGA）
Substrate AG	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGAGGCUCGA）
Substrate UA	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGUAGCUCGA）
Substrate UU	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGUUGCUCGA）
Substrate UC	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGUCGCUCGA）
Substrate UG	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGUGGCUCGA）
Substrate CU	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGCUGCUCGA）
Substrate CC	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGCCGCUCGA）
Substrate CG	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGCGGCUCGA）
Substrate GA	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGGAGCUCGA）
Substrate GU	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGGUGCUCGA）
Substrate GC	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGGCGCUCGA）
Substrate GG	Cy5⁃r（AACUCAUCAUGGGGCUCGA）
miR⁃188⁃3p RNA	Cy5⁃r（CUCCCACAUGCAGGGUUUGCA）
miR⁃19a⁃3p RNA	Cy5⁃r（UGUGCAAAUCUAUGCAAAACUGA）
miR⁃233⁃3p RNA	Cy5⁃r（UUGAGCAAUGCGCAUGUGCGGGA）
188⁃3p template	Biotin⁃CTCCCACCCCTTATTGAGAGGGTTTGCACGTACTGCATACGAGTGTC
19a⁃3p template	Biotin⁃TGTGCAAATCTCCCTTATTGAGAAAACTGACGTACTGCATACGAGTGTC
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188⁃3p DNAzyme 8⁃17	TGCAAACCCTTCCAGCGGATCGAACATGTGGGAG
19a⁃3p DNAzyme 8⁃17	TCAGTTTTTCCAGCGGATCGAACATAGATTTGCACA
233⁃3p DNAzyme 8⁃17	TCCCGCACATGTTCCAGCGGATCGAACATTGCTCAA

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