脱氧核酶（deoxyribozyme）是一类具有催化活性的单链 DNA。其中，具有催化切割 RNA 活性的脱氧核酶可以通过碱基互补配对结合 RNA 底物并催化其在特定位点发生磷酸二酯键的断裂(1)。由于其合成成本低廉，具有良好的细胞相容性等优势，催化切割 RNA 的脱氧核酶在基因治疗及生物传感器领域得到了重视和迅速的发展(2, 3)。目前，应用最广泛的脱氧核酶是 8-17，因其催化核心序列短，催化活性高，且可以特异性响应不同金属离子，在生物传感器领域具有广泛的应用(4)。但是，切割 RNA 底物位点的局限性限制了其在基因治疗领域的应用。
我们课题组最近发现了一种新型的脱氧核酶，命名为 10-12opt，其催化核心含有 14 个碱基，左侧具有非常短的结合臂，能够特异性切割含 UNGRG 序列的 RNA 底物，切割反应发生在 UN 位点之间（图1）。根据 10-12opt 对底物的序列要求，我们选择了 3 条 microRNA 作为底物，发现 10-12opt 可以切割所有 3 条microRNA序列，而作为对照的 8-17 只能切割其中一条（图2）。此外，我们还将 10-12opt 及 RNA 底物与 ATP 适配体联用，构建了分子水平的 ATP 传感器，实验结果表明该传感器可以对 ATP 分子实现特异性检测。
图1. 脱氧核酶 10-12opt 切割底物位点偏好性
图2. 脱氧核酶 10-12opt 催化 microRNA 序列的切割
N/E：无酶对照；泳道1：8-17；泳道2：10-12opt。
10-12opt 的切割位点为 UN，在一定程度上弥补了现有脱氧核酶切割位点的局限性。同时，该酶左侧结合臂非常短，仅含有 3 个碱基对，可以在靠近 RNA 底物的 3’ 端催化发生切割反应。另外，对 microRNA 酶切实验及参与 ATP 传感器的构建展示了 10-12opt 在基因治疗及生物传感器领域的应用价值。
该工作发表在 Scientific Reports 期刊，王月瑶为论文的第一作者。
1.Ronald, R. B., Joyce, G. F. (1994) DNA enzyme cleave RNA. Chem. Biol., 1, 223-229.
2.Liu, J., Cao, Z. and Lu, Y. (2006) Functional Nucleic Acid Sensors. Chem. Rev., 109, 1948-1998.
3.Zhou, W., Ding, J. and Liu, J. (2017) Theranostic DNAzymes. Theranostics, 7, 1010-1025.
4.Liu, M., Chang, D. and Li, Y. (2017) Discovery and Biosensing Applications of Diverse RNA-Cleaving DNAzymes. Acc. Chem. Res., 50, 2273-2283.
