发表在德国应化上的文章，本文构建了一种铜离子响应的DNAzymes, 该酶只在铜离子存在的条件下才具有RNA切割活性。文章的通讯作者是来自东京大学的Mitsuhiko Shionoya教授。Shionoya教授主要从事分子机器的合成与功能化和动态纳米空间的设计与构建等方向的研究。

     DNAzymes是一种具有催化功能的DNA分子，可以催化RNA裂解等化学反应。由于其序列可编程性、易于合成和化学稳定性，DNAzymes被广泛用于构建DNA传感器、诊断工具和分子机器等。近年来，外界刺激对DNAzyme活性的调节越来越受到人们的关注，研究者们在刺激反应型DNAzymes的开发上做出了诸多突破。目前可以通过寡核苷酸杂交、pH、小分子结合等多种方式控制DNAzymes的活性。利用非天然功能单元的化学修饰也是构建对外部刺激(如光照射)有反应的DNAzymes的一种有效方法.

本文中作者利用非天然碱基我们报告了一种合理设计的Cu²⁺响应型DNAzyme，该DNAzyme是通过将一种最稳定的人工金属碱基对，即Cu²⁺介导的羧基咪唑碱基对(ImC-Cu²⁺-ImC)插入到已知的RNA裂解型DNAzyme中。该碱基对在铜离子存在的情况下可以发生配对，而在没有铜离子的情况下则不能发生碱基相互作用。由此来向DNAzyme中引入铜离子响应功能。

    实验结果表明，在没有Cu²⁺的情况下，底物的裂解被抑制。但在Cu²⁺离子的存在下，由于ImC-Cu²⁺-ImC配对诱导形成了一个具有催化活性的结构，使得裂解反应能快速进行，和未改造的E5 DNAzyme 活性接近。本文中设计的铜离子响应DNAzyme其开/关比率高达12倍，远远超过了先前报道的使用Cu²⁺介导的羟基吡啶酮碱基对的DNAzyme。DNAzyme活性可以在反应过程中通过Cu²⁺的添加、去除或还原来进行调节。

     综上，作者设计了一种铜离子响应的DNAzyme，可以在铜离子存在的条件下表现出活性，一旦除去铜离子，例如加入铜离子结合三肽(GHK)又可以迅速失活。这种方法将促进具有快速开关能力的DNA系统的发展。   

文章作者：Guo ZH

原文链接：

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202009579

文章引用：DOI：10.1002/anie.202009579

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