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《自然?化学》报告研究团队中手性纳米粒子DNA精密剪切的研究进展
时间:2019-03-03 17:53:05 来源:沂源新闻网 作者:匿名

限制酶识别特异性脱氧核苷酸序列并切割DNA特定部分的两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键。它们被认为是自然界中最好的生物酶,并且是分子。克隆技术的基石。最近,我校食品科学与技术学院的研究团队首次发现了手性纳米粒子的DNA特异性剪切效应,并在体内实现了靶标和DNA的精确剪切。相关结果于7月20日在线发表在《自然-化学》的主题为“手性半导体纳米粒子的位点选择性光诱导切割和DNA分析”主题上(Nat.Chem.2018,10,821-830,doi.org/10.1038/s41557 -018-0083-y)。 该团队使用手性配体L/D半胱氨酸来控制碲化镉量子点的大小和形态,并获得了尺寸为4.5nm和倒角四面体构型的手性碲化镉纳米粒子。手性纳米颗粒特异性识别并结合双链DNA中的GATATC片段,并在光激发下产生羟基,并破坏T碱基和A碱基之间的磷酸二酯键。这导致双链DNA中GAT ^ ATC位点的特异性切割(图1a)。有趣的是,这种切割性能与天然限制酶的相似,不仅限于长度限制(仅适用于含有靶位点的90bp以上的双链DNA),而且还具有底物构象限制(无剪切)GAT ^ ATC位于DNA的5'或3'末端的位点。 量子化学计算表明,A和T碱基更喜欢被吸附在最接近倒角四面体中心的边缘,而G和C碱基更喜欢被吸附在最接近倒角四面体平面的角落。当ATAT碱基序列存在于序列中时,底物DNA可以吸附到颗粒的边缘,而G和C碱基吸附在颗粒的两侧,因此颗粒刚刚进入GATATC“口袋”,从而形成这种特殊的结构纳米粒子的类型特异性地识别DNA的GATATC位点;当靶位点与颗粒结合时,T ^ A之间的化学键被拉长并减弱,并且在光的激发下,袋中的局部浓度很高。攻击GAT ^ ATC位点的磷酸二酯键的羟基自由基能够特异性切割底物DNA(图1b-d)。该研究解释了手性纳米粒子的形态与催化反应的选择性之间的关系,实现了手性无机纳米粒子的良好光剪效应。与天然核酸内切酶相比,人工仿生系统的DNA剪切效应不受温度和盐浓度的限制,为人工仿生材料的基因编辑和分析开辟了一条新途径,可以更好地帮助人们。了解复杂生命系统中的精确识别和协调机制。 自然化学期刊新闻

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