Language
Country/Area
No result found
Загадочная двойственность ДНК: в чем разница между дезоксирибазой и РНКазой?
В биологических системах ферменты — это важные молекулы, которые облегчают химические реакции. Хотя мы обычно фокусируемся на белковых ферментах и РНКазах, в последние годы постепенно стали появляться дезоксирибозимы, которые стали горячей темой научных исследований.
Дезоксирибаза, также известная как ДНКаза, представляет собой ДНК-олигонуклеотид, который может осуществлять определенные химические реакции. Между тем роль РНКаз и протеиназ как биокатализаторов известна давно. Исследования дезоксирибазы выявили существенные различия в каталитической активности ДНК и РНК, что позволило нам глубже понять эти две нуклеиновые кислоты.
Химическая активность дезоксирибазы во многих случаях слабее, чем у РНКазы и протеиназы.
Редкость дезоксирибазы тесно связана с ее химической структурой. ДНК состоит из четырех химически схожих оснований, что позволяет ей выполнять лишь ограниченное количество взаимодействий в каталитических реакциях, таких как водородные связи, π-стекирование и координация ионов металлов. Напротив, белки состоят из двадцати различных аминокислот, что придает им большие каталитические свойства и разнообразие. Более того, структура ДНК обычно существует в форме двойной спирали, что ограничивает ее физическую гибкость и способность образовывать трехмерные структуры.
С 1994 года ученые начали исследовать и синтезировать дезоксирибозимы, обладающие каталитической активностью. На примере GR-5 он может катализировать расщепление фосфатных связей, демонстрируя каталитическую эффективность, в 100 раз превышающую эффективность некатализируемых реакций. С тех пор научное сообщество обнаружило несколько других дезоксирибозимов, которые могут синергизировать с коферментами металлов, включая Mg2+-зависимую дезоксирибазу E2 и Ca2+-зависимую дезоксирибазу Mg5.
Чтобы глубже понять функции дезоксирибозимов, нам сначала необходимо понять, что они существенно отличаются от РНКаз и белковых ферментов по структуре и каталитическому механизму.
Кроме того, дезоксирибаза проявляет особую химическую селективность. Специфические дезоксирибозимы обладают высоким сродством к некоторым коферментам металлов, таким как ионы Pb2+ или натрия, что особенно заметно при проведении реакций прививки РНК. Этот тип каталитической реакции на основе дезоксирибазы и его потенциал в подавлении вируса, лечении опухолей и других применениях делают его одним из потенциальных методов лечения.
Применение дезоксирибазы
Сфера применения дезоксирибазы достаточно широка. В настоящее время проводятся клинические испытания в области лечения астмы, язвенного колита и некоторых видов рака. Исследования показывают, что SB010, специально разработанная дезоксирибаза, может эффективно ингибировать транскрипционный фактор GATA-3 определенного сигнального пути, демонстрируя хорошую эффективность и безопасность в исследованиях, проводимых под руководством медсестер.
Использование дезоксирибозимов для транскрипции и нацеливания на специфическую мРНК может стать ключом к будущей биомедицине.
Кроме того, дезоксирибозимы также демонстрируют потенциал в таких областях, как обнаружение окружающей среды и биологическая визуализация. Например, в прошлом дезоксирибаза использовалась для обнаружения ионов свинца в воде, что показало ее потенциал в качестве металлического биосенсора.
Отличия от РНКазы
По сравнению с РНКазой преимуществами дезоксирибазы являются экономическая эффективность, точность синтеза и длина последовательности. Разработка РНКазы началась в 1980-х годах, но развитие ДНКазы и ее гибкость в химическом синтезе продемонстрировали ее уникальность. Например, когда некоторые ДНК-катализаторы подвергаются асимметричному синтезу, изменение их структуры в соответствии с различными условиями реакции может эффективно улучшить их каталитический эффект.
Хотя нынешние основные катализаторы в основном представляют собой белки и РНК-расширители, появление дезоксирибазы заставило нас переосмыслить каталитический потенциал нуклеиновых кислот и то, как этот потенциал повлияет на будущую биомедицину и синтетическую химию.
Наверное, нам стоит задуматься о том, как изучение дезоксирибозимов изменит наши представления о биокатализе и нуклеиновых кислотах?
