具有治療潛力的活性 DNA 分子如何發(fā)揮作用

2021年12月31日整理發(fā)布：DNAzymes 是精確的生物催化劑，可以破壞不需要的 RNA 分子。然而，它們在醫(yī)學中的應用仍然存在主要障礙。杜塞爾多夫海因里希海涅大學 (HHU) 的一個研究小組與 Jülich 研究中心 (FZJ) 和波恩大學一起，以原子分辨率研究了 DNAzyme 如何實時工作。他們現(xiàn)在在《自然》雜志上介紹了這些重要的基礎發(fā)現(xiàn)及其應用。

DNAzymes - 一個由 DNA 和酶組成的詞 - 是具有催化活性的 DNA 序列。它們包含一個催化核心，該核心包含大約 15 個核酸，兩側(cè)是右側(cè)和左側(cè)的短結(jié)合臂，每個臂具有大約 10 個核酸。雖然核心的序列是固定的，但可以修改結(jié)合臂，特別匹配幾乎任何 RNA 目標序列。

目的是針對病毒、癌癥或受損神經(jīng)細胞中不需要的 RNA 分子，使用 DNAzyme 攻擊和摧毀它們。這是通過與目標 RNA 分子上的核苷酸序列相匹配的結(jié)合序列來實現(xiàn)的。DNAzyme 精確地停靠在匹配位置，核心切割 RNA 分子，然后其片段在細胞中迅速降解。可以快速輕松地更換裝訂臂。

治療的好處是顯而易見的：不需要的 RNA 可以被精確地破壞，而細胞中其他有用的 RNA 鏈保持不變。在某些病毒(如 SARS-CoV2 和埃博拉病毒)中，遺傳物質(zhì)編碼在 RNA 分子上。與健康細胞一樣，癌細胞使用所謂的信使 RNA (mRNA) 從其 DNA 中復制蛋白質(zhì)藍圖，并將其轉(zhuǎn)移到分子工廠。癌細胞中的 mRNA 序列通常與健康細胞的 mRNA 序列略有不同或以不同的量存在，這意味著 DNAzyme 可以特異性攻擊癌細胞，同時不傷害其他細胞。

HHU 物理生物學研究所工作組組長、該研究的最后一位作者 Manuel Etzkorn 博士說：“理論上聽起來很出色并且 20 年前就已經(jīng)提出了，但不幸的是，在醫(yī)療實踐中并沒有這樣的效果。”現(xiàn)在發(fā)表在《自然》上。“在試管中，DNAzymes 在破壞 RNA 分子方面非常有效，但這在細胞中很少發(fā)生。必須有一個競爭過程來阻止 DNAzymes。然而，如果沒有對它們?nèi)绾伟l(fā)揮作用的基本了解，這是非常很難開發(fā)出可以在細胞中完成其工作的改進 DNAzyme 變體。我們的見解現(xiàn)在已經(jīng)使這種僵局發(fā)生了變化。”

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