Evidence of a General Acid-Base Catalysis Mechanism in the 8-17 DNAzyme.
Evidence of a General Acid-Base Catalysis Mechanism in the 8-17 DNAzyme.
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DOI：
10.1021/acs.biochem.7b01096
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发表时间：
2018-03-06
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Lu Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cepeda-Plaza M;McGhee CE;Lu Y
DNA酶是催化DNA分子，可以进行各种反应。尽管在通过体外选择获得DNA酶方面已经取得了进展，并且其中许多已经被开发成金属离子、细菌和其他分子的传感器和成像剂，但负责这些酶促反应的结构特征仍然没有很好地理解。先前对8-17 DNA酶的研究表明，靠近磷酸二酯转移位点的保守鸟嘌呤可能在催化反应中起作用。为了确定负责该反应的特定鸟嘌呤和鸟嘌呤的官能团，我们在此报告了替换G1.1和G14的影响。（G，pKa，N1 9.4）与在N1位具有不同pKa的类似物，如肌苷（G14 I，pKa，N1 8.7）、2，6-二氨基嘌呤（G14 diAP，N1 pKa，N1 5.6）和2-氨基嘌呤（G14 AP，pKa，N1 3.8）对pH依赖性反应速率的影响。这些DNA酶的反应速率的pH依赖性的比较表明，在凸起环中的G14，而不是G1.1旁边的切割位点，参与质子转移的催化位点。这些结果支持一般酸碱催化作为一种可行的策略用于DNA催化，类似于RNA和蛋白质酶。
DNAzymes are catalytic DNA molecules which can perform a variety of reactions. Although advances have been made in obtaining DNAzymes via in vitro selection and many of them have been developed into sensors and imaging agents for metal ions, bacteria and other molecules, the structural features responsible for these enzymatic reactions are still not well understood. Previous studies of the 8-17 DNAzyme have suggested conserved guanines close to the phosphodiester transfer site may play a role in the catalytic reaction. To identify the specific guanine and functional group of the guanine responsible for the reaction, we herein report the effects of replacing G1.1 and G14 (G, pKa,N1 9.4) with analogs with a different pKa at the N1 position, such as inosine (G14I, pKa,N1 8.7), 2,6-diaminopurine (G14diAP, N1 pKa,N1 5.6) and 2-aminopurine (G14AP, pKa,N1 3.8) on pH-dependent reaction rates. A comparison of the pH-dependence of the reaction rates of these DNAzymes demonstrated that G14 in the bulge loop, not G1.1 next to the cleavage site, is involved in proton transfer at the catalytic site. These results support general acid-base catalysis as a feasible strategy used in DNA catalysis, similar to RNA and protein enzymes.
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