Language
Country/Area
No result found
Tính hai mặt bí ẩn của DNA: Sự khác biệt giữa deoxyribase và RNase là gì?
Trong các hệ thống sinh học, enzyme là những phân tử quan trọng tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng hóa học. Mặc dù chúng ta thường tập trung vào các enzyme protein và RNase nhưng trong những năm gần đây, deoxyribozyme đã dần xuất hiện và trở thành chủ đề nóng trong nghiên cứu khoa học.
Deoxyribase, còn được gọi là DNase, là một oligonucleotide DNA có thể thực hiện các phản ứng hóa học cụ thể. Trong khi đó, vai trò của RNase và proteinase như chất xúc tác sinh học đã được biết đến từ lâu. Nghiên cứu về deoxyribase đã tiết lộ những khác biệt cơ bản trong hoạt động xúc tác của DNA và RNA, điều này giúp chúng ta hiểu sâu hơn về hai axit nucleic này.
Hoạt tính hóa học của deoxyribase yếu hơn hoạt tính của RNase và proteinase trong nhiều trường hợp.
Độ hiếm của deoxyribase có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc hóa học của nó. DNA bao gồm bốn bazơ tương tự nhau về mặt hóa học, cho phép nó chỉ thực hiện một số lượng tương tác hạn chế trong các phản ứng xúc tác, chẳng hạn như liên kết hydro, xếp chồng π và phối hợp ion kim loại. Ngược lại, protein bao gồm tới 20 loại axit amin khác nhau, mang lại cho chúng đặc tính xúc tác và tính đa dạng cao hơn. Hơn nữa, cấu trúc của DNA thường tồn tại ở dạng xoắn kép, điều này sẽ hạn chế tính linh hoạt vật lý và khả năng hình thành cấu trúc ba chiều của nó.
Từ năm 1994, các nhà khoa học bắt đầu khám phá và tổng hợp deoxyribozyme có hoạt tính xúc tác. Lấy GR-5 làm ví dụ, nó có thể xúc tác cho sự phân cắt các liên kết photphat, cho thấy hiệu suất xúc tác cao gấp 100 lần so với các phản ứng không có xúc tác. Kể từ đó, cộng đồng khoa học đã phát hiện ra một số deoxyribozyme khác có thể phối hợp với các coenzym kim loại, bao gồm E2 deoxyribase phụ thuộc Mg2+ và deoxyribase Mg5 phụ thuộc Ca2+.
Để hiểu sâu hơn về chức năng của deoxyribozyme, trước tiên chúng ta cần hiểu rằng chúng khác biệt đáng kể so với RNase và enzyme protein về cấu trúc và cơ chế xúc tác.
Ngoài ra, tính chọn lọc của deoxyribase còn thể hiện tính chọn lọc hóa học đặc biệt. Các deoxyribozyme cụ thể có ái lực cao với một số coenzym kim loại nhất định như Pb2+ hoặc ion natri, đặc biệt nổi bật khi thực hiện các phản ứng ghép RNA. Loại phản ứng xúc tác dựa trên deoxyribase này và khả năng ức chế virus, điều trị khối u và các ứng dụng khác của nó khiến nó trở thành một trong những liệu pháp tiềm năng.
Ứng dụng của deoxyribase
Phạm vi ứng dụng của deoxyribase khá rộng. Nghiên cứu về phương pháp điều trị bệnh hen suyễn, viêm loét đại tràng và một số bệnh ung thư đang tiến triển trong các thử nghiệm lâm sàng. Nghiên cứu cho thấy SB010, một deoxyribase được thiết kế đặc biệt, có thể ức chế hiệu quả yếu tố phiên mã GATA-3 của một đường truyền tín hiệu cụ thể, cho thấy hiệu quả và độ an toàn tốt trong các thử nghiệm được thực hiện dưới sự hướng dẫn của y tá.
Sử dụng deoxyribozyme để phiên mã và nhắm mục tiêu vào mRNA cụ thể có thể là chìa khóa cho y sinh trong tương lai.
Ngoài ra, deoxyribozyme còn cho thấy tiềm năng trong các lĩnh vực như phát hiện môi trường và chụp ảnh sinh học. Ví dụ, deoxyribase đã được sử dụng trước đây để phát hiện các ion chì trong nước, cho thấy tiềm năng của nó như một bộ cảm biến sinh học kim loại.
Sự khác biệt so với RNase
So với RNase, ưu điểm của deoxyribase là hiệu quả về mặt chi phí, độ chính xác tổng hợp và độ dài chuỗi. Sự phát triển của RNase bắt đầu từ những năm 1980, nhưng sự phát triển của DNase và tính linh hoạt của nó trong tổng hợp hóa học đã chứng tỏ tính độc đáo của nó. Ví dụ, khi một số chất xúc tác DNA trải qua quá trình tổng hợp không đối xứng, việc thay đổi cấu trúc của chúng theo các điều kiện phản ứng khác nhau có thể cải thiện hiệu quả hiệu quả xúc tác của chúng.
Mặc dù các chất xúc tác phổ biến hiện nay chủ yếu là chất kéo dài protein và RNA, nhưng sự ra đời của deoxyribase đã khiến chúng ta phải suy nghĩ lại về tiềm năng xúc tác của axit nucleic cũng như tiềm năng này sẽ ảnh hưởng như thế nào đến y sinh và hóa học tổng hợp trong tương lai.
Có lẽ chúng ta nên nghĩ xem việc nghiên cứu deoxyribozyme sẽ thay đổi hiểu biết của chúng ta về xúc tác sinh học và axit nucleic như thế nào?
