苏昕课题组开发特异性靶向双链核酸序列的新工具

NBT自然-生物技术2024年10月17日约 2 分钟

研究背景

双链核酸的序列特异性靶向是分子诊断和原位成像的重要组成部分。CRISPR相关蛋白（Cas）在crRNA的引导下，通过识别原间隔区相邻基序（PAM）来切割靶标核酸。然而，CRISPR-Cas系统对PAM的依赖性以及脱靶效应不仅限制了其靶标范围，且影响了其识别特异性。这促使开发新的工具箱。DNA修饰酶在DNA的操纵和修饰中起着至关重要的作用。这些酶广泛应用于分子生物学、基因工程和纳米生物技术中，有望用于开发双链核酸特异性识别新工具。

研究结果与展望

苏昕教授团队研究了多种DNA修饰酶，以寻找用于双链核酸识别的新工具。他们采用单分子荧光共振能量转移（smFRET）实验，研究了噬菌体λ外切酶（λ Exo）与其底物的相互作用机制。证明了λ Exo在5'-磷酸化单链DNA（pDNA）的引导下能结合到含有pDNA互补区域的双链DNA（dsDNA）或DNA-RNA duplex。这种结合作用可在室温或体温环境下实现，且不需要任何如PAM样的特定基序。在结合后，λ Exo在Mg2+的存在下将pDNA消化成核苷酸（图A）。利用这一特性，λ Exo-pDNA系统能够快速、等温地检测病原体基因和单核苷酸突变，并支持双链核酸响应的DNA逻辑电路，用于逻辑和扩增操作。此外，还可以实现基因组位点的原位荧光成像（图B）。该系统在靶标范围、常温操作和序列特异性等方面，相较于现有的工具如TALEN、PfAgo 和 CRISPR-Cas有了显著提升。λ Exo-pDNA系统将有可能成为分子诊断、DNA计算和原位成像等领域的下一代工具。