分子生物学工具酶的妙用

2020-06-12 17:44:34

2020年6月11日,生命科学学院魏迪明课题组(MADlab)在《核酸研究》(Nucleic Acids Research)杂志上在线发表题为“酶修饰控制的DNA纳米结构变构”(Allostery of DNA nanostructures controlled by enzymatic modifications)的研究论文。

变构效应与很多生物大分子体系的功能实现息息相关,有关变构效应的研究可以帮助我们理解生物系统的调控方式。除了天然的体系以外,通过合理设计的DNA纳米结构也可以实现变构过程。

本研究首次提出以酶修饰的方法控制DNA纳米结构的变构,在多种DNA纳米结构的体系中实现变构过程。同时,本研究对处于变构位点的效应DNA链进行了碱基堆积力强度的研究,从理论和实验角度量化了效应链碱基堆积力对DNA纳米结构构象的影响。基于碱基堆积力梯度,本研究实现了DNA聚合酶、外切酶和连接酶控制的DNA纳米结构变构反应,为酶修饰的DNA纳米结构变构过程提供了多样而充分的手段。此研究显示分子生物学的工具酶和方法可以有效地作用于经过理性设计的核酸纳米结构上而造成形态的变化。反过来,理性设计也有可能帮我们更精细地理解和工程性地操作生物大分子的变构。

生命科学学院2016级本科生严齐和2015级博士研究生王雅琪为本文的共同第一作者,生命科学学院魏迪明研究员为该文的通讯作者。严齐同学得到了金百利国际唯一官网学堂班、学术推进计划、未来学者计划资助。该研究得到国家自然科学基金委、清华-北大生命科学联合中心、金百利国际唯一官网结构生物学高精尖中心等的基金资助。

DNA纳米结构-DNA聚合酶系统的变构示意图和结果

(A)基于酶促延伸的变构过程示意图 (B) DNA聚合酶处理前后不同结构形态的显微照片

左图:处理前为方形;右图:处理后为长条形 (C)酶处理前后变构状态统计结果 标尺:100纳米。


文章链接:https://doi.org/10.1093/nar/gkaa488